Равновесие жидкость-пар в двухкомпонентных растворах. Первый и второй законы Коновалова. Основы дробной и непрерывной перегонок.

Равновесная система «двухкомпонентный жидкий раствор – на­сыщенный пар» наступает при определенной температуре Т. Если оба компо­нента летучи, близки по свойствам и образуют идеальный жидкий раствор, то для обоих компонентов справедлив закон Рауля во всем интервале концентраций:

В равновесии с таким жидким раствором находится паровой раствор. При невысоких давлениях пар над раствором можно считать смесью идеальных газов.

Общее давление пара над раствором равно сумме парциальных давлений компонентов и прямо пропорционально составу жидкого раствора:

Связь между составами жидкого двойного раствора и пара.

Равенство мольных долей компонентов в паре по зако­ну Дальтона:

Первый закон Коновалова:

Насыщенный пар по сравнению с равновесным жидким раствором отно­сительно богаче тем компонентом, добавление которого к системе по­вышает общее давление пара, или пар над раствором богаче более лету­чим компонентом.

Мольные доли компонентов в составе паровой фазы:

Зависимость между давлением насыщенного пара и его составом:

Диаграмма давление – состав идеального двойного раствора при Т = const

Выше прямой жидкости — область жидкого раствора переменного состава.

Ниже кривой пара — газовая смесь переменного состава.

Заключенная между линиями область — двухфазная система — жидкий раствор и насыщенный пар. Любая точка на плоскости диаграммы — фигуративная точка.

Фигуративная точка а — жидкий раствор. При уменьшении давления система остается жидкой (однофазной) вплоть до точки а₁.

Давление Р₁ — появление пара, система двухфазная. Состав пара опре­деляется абсциссой точки пересечения прямой а₁^п а и кривой пара. При дальнейшем понижении давления количество жидкой фазы уменьшается, количество паровой фазы увеличивается, меняются составы фаз.

При дав­лении р2

Х₁^ж – состав жидкой фазы,

Х₁^п – состав паровой фазы

Относитель­ные количества равновесных фаз (n^ж и n^п) определяют графически по пра­вилу рычага:

относительное количество равновесных фаз обратно пропорциональны отрезкам, на которые фигуративная точка делит прямую, соединяющую кривые пара и жидкости.

Диаграмма температура кипения – состав реального двойного раствора при р = const

Полученная диаграмма имеет противоположный характер по сравнению с изотермической диаграммой (относительно расположения областей: жидкость, пар): более высокому давлению пара соответствует более низкая температура кипения.