25. Равновесие бинарных систем, образующих азеотропные смеси

Растворы, у которых составы паровой и жидкой фаз совпадают, называются азеотропными

0 < x’_F < x’_A

_{a – НКК, w + азеотроп}

x’_A < x’_F < 1

_{a – ВКК, a + азеотроп}

образуются с поглощением с выделением тепла,

тепла, требуется меньше требуется больше энергии при разделении энергии при разделении

Азеотропы – это смеси, при кипении которых состав насыщенных паров имеет состав жидкой фазы. Для азеотропных смесей характерно значительное отклонение от закона Рауля, а так же наличие экстремальных точек на кривых. АС могут быть с минимальной температурой кипения и с максимальной температурой кипения.

На диаграмме с min.t кипения верхняя линия характеризует жидкую фазу, а нижняя – равновесную паровую фазу. При составе смесь обладает max.давлением паров и min.t кипения. Образование азеотропной смеси приводит к образованию из 2-х компонентной в 3-х: НКК, ВКК и азеотроп.

Если

< (1) → НКК (а)

> (2) → (а)- ВКК, (w) – НКК → < .

Если смесь образуется с min.общего давления, то она кипит с max.t кипения. При составе смесь развивает min.P (т.А) и имеет max.t кипения. В смеси 3-и компонента, причем:

< (1) → НКК (w), ВКК - (а)

→ < .

> (2) → обычно

Особенности гомогенных в жидкой фазе азеотропов(гомоазеотропов):

1) имеют t_max или t_min по сравнению с t_a и t_w ;

2) испаряются при t_А=const;

3) испаряются без изменения состава;

4) не являются химическими соединениями, их состав зависит от давления

26. Равновесие частично растворимых жидкостей

Системы, компоненты которых растворимы друг в друге в строго определенных для каждой температуры пределах концентраций, а вне этих пределов образуют два несмешивающихся жидких слоя

1) Это смеси, растворяющиеся друг в друге при определенной температуре в каком-то пределе, а за пределами температуры имеют 2 жидкие фазы.

т.А – соответствует составу при температуре t, т.В - . В областях от и - образуется однофазная гомогенная система и жидкости будут взаимно растворимы. При составе смеси ) образуются 2 жидкие фазы с концентрацией компонента в одной фазе и в другой фазе. С изменением температуры изменяется область концентраций - в пределах которой существуют 2 ж.фазы. При температуре выше система 2-х жидкостей образует гомогенный раствор при их смешении в любых соотношениях. В равновесии с 2-мя жидкостями находится паровая фаза определенного состава. Равновесие допустимо в пределах . За пределами этой области равновесная концентрация зависит от состава жидкой фазы.

1. 0 < x’_F < x’_A и x’_B < x’_F < 1

полная растворимость (1 жидкая фаза),пары равновесны с жидкостью

2. x’_A < x’_F < x’_B

2 жидкие фазы, состава x’_A и x’_B

Жидкости, образующие кривые растворимости первого типа (эвтектического класса) x’_A < y’_E < x’_B

2) Гетероазеотропом называется гетерогенная жидкая система, состоящая из 2-х ограниченно смешивающихся жидкостей, общий состав которой совпадает с составом пара, равновесного с 2-мя жидкими фазами. В системе с гетероазеотропом пар имеет состав, промежуточный между составами сосуществующих с ними жидких фаз. Гетерогенная смесь имеет наименьшую t кипения по сравнению с t кипения смесей любого другого состава и ее нельзя разделить методом перегонки на чистые компоненты. (вода-анилин, бензол). ГАС используются для разделения АС.

Если пары, находящиеся в равновесии с 2-мя жидкими фазами составов и , имеют равновесный состав < < - то это эвтектический класс ЧСЖ. В этом случае при некоторой концентрации в системе образуется азеотроп, определяющий t кипения смеси в интервале . При изменении концентрации НКК в жидкости от t системы будет понижаться от до . Концентрация НКК в п.ф изменится от . При изменении концентрации НКК в жидкости от ) образуется 2 ж.ф с

. изменении концентрации НКК в жидкости от ) – образуется гомогенный раствор, t кипения изменится . Например к такому относится система вода-фурфурол.

Жидкости, у которых в гетерогенной области существования состав равновесного пара выходит за пределы - то это неэвтектический класс ЧСЖ. Например, вода-фенол. При изменении концентрации НКК в жидкости от - система однофазна, t системы будет понижаться от до . В области составов смеси tкип.= =const. При изменении концентрации НКК в жидкости от ) – состав паров изменится , t кипения изменится , система будет иметь 1 жидкую фазу. Состав равновесных паров смеси 2-го класса богаче НКК, чем жид-ть.

При

1) 0 < x’_F < x’_A

x’_B < x’_F < 1

2) x’_A < x’_F < x’_B

при давлении р₁ниже температуры t_E паров нет

При повышении давления до р₂ гетероазеотроп превращается в гомоазеотроп

Жидкости, образующие кривые растворимости второго типа (неэвтектического класса)

x_A < x_B < y_E

1) 0 < x_F < x_A

полная растворимость(1 ж.ф. и 1 п.ф.),пары равновесны с жидкостью

2) x_A < x_F < x_B, 2 ж.ф., состава_, x_A и x_B и 1 п.ф.

3) x_B < x_F < 1 ,1 ж.ф. и 1 п.ф. Везде _{a – НКК, w – ВКК}

П ри повышении давления до р₂ компоненты растворимы полностью