Растворимость газов в жидкостях (закон генри)
Примером использования равновесий жидкость – пар является определение растворимости газов в жидкостях.
Согласно закону Генри: растворимость газа в жидкости прямо пропорциональна его парциальному давлению в равновесной газовой смеси.
,
(155)
где – коэффициент абсорбции газа жидкостью.
Закон Генри лежит в основе разделения газовых смесей методом абсорбции.
Б. Фазовое равновесие жидкость – жидкость диаграммы взаимной растворимости жидкостей в ТройныХ системАх
В трехкомпонентной системе переменными величинами являются давление, температура и две концентрации.
Изучение равновесий
в трехкомпонентных конденсированных
системах обычно ведут при
(влияние давления на конденсированные
системы незначительно). В этом случае
состав тройной системы выражают с
помощью равностороннего треугольника.
Точки, расположенные в вершинах
треугольника (рис. 16), отвечают содержанию
100 % компонента
,
и
,
соответственно (т.е. чистым компонентам).
Точки, расположенные на любой из сторон
треугольника, выражают составы бинарных
смесей
,
и
.
Любая точка внутри треугольника,
определяет состав трехкомпонентной
системы.
Для построения треугольных диаграмм или определения состава системы в любой точке, например в точке , применяют два способа: способ Гиббса и способ Розебума.
По способу Гиббса (рис. 16) за 100 % содержания компонента принимают высоту треугольника
.
Из точки
опускают перпендикуляры на стороны:
,
и
.
Сумма длин отрезков
,
и
равна высоте треугольника, тогда
массовые доли компонентов будут равны
отношению длин отрезков к высоте:
;
;
.
В соответствии со способом Розебума (рис. 17) за 100 % принимают длину стороны треугольника
.
Из точки
проводят две линии, параллельные любым
двум сторонам, например
и
.
Тогда третья сторона треугольника
делится на три части, а массовые доли
компонентов равны:
;
;
.
Если на равновесие в трехкомпонентной системе оказывает влияние и температура, то зависимость свойств системы от трех переменных изображают в виде пространственной диаграммы, которая представляет собой трехгранную прямоугольную призму. Основанием призмы служит равносторонний треугольник (рис. 16), характеризующий состав тройной системы, а высотой – температура.
Основные типы диаграмм взаимной растворимости тройных систем
1. Если одна пара компонентов тройной системы ограниченно растворима друг в друге и полностью смешиваются с третьим компонентом, то диаграмма растворимости имеет вид (рис. 18):
На диаграмме: компоненты и ограниченно растворимы друг в друге; компоненты и , и смешиваются друг с другом в любых соотношениях.
линия
– изотерма взаимной растворимости
компонентов тройной системы, делит
диаграмму на две области: гомогенную,
лежащую над кривой и гетерогенную,
находящуюся под кривой (заштрихованная
область). Любая точка, лежащая над кривой
отвечает составу однофазной трехкомпонентной
системы. Точка, лежащая в области
расслоения отвечает составу системы,
состоящей из двух равновесных жидких
фаз, каждая из которых содержит все три
компонента.
точка
– характеризует растворимость компонента
в
;
точка
– характеризует растворимость компонента
в
;
точка – критическая точка.
Линии на диаграмме, соединяющие составы равновесных жидких фаз называют нодами.
Если на соответствующей
ноде точка
,
выражает общий состав тройной системы,
то точки
и
выражают составы равновесных жидких
фаз.
Количественное соотношение между массами фаз определяют по правилу рычага:
.
Имея такую диаграмму, можно предсказать состояние смеси определенной массы и определенного валового (суммарного) состава.
2. Если две пары компонентов ограниченно растворимы друг в друге, то диаграммы растворимости могут выглядеть (рис. 19):
3. Если все три пары компонентов ограниченно растворимы друг в друге, то диаграммы имеют вид (рис. 20):
ЛЕКЦИЯ 12