实验二、二组分液-液平衡体系.pptVIP

* * 二组分液－液平衡体系 药学实验教学中心 秦琴 实验目的 1．绘制部分互溶双液系（liquid partially miscible system ）的溶解曲线。 2．从溶解度曲线确定二组分液－液体系的临界溶解温度。 实验原理 “相似者相溶”的规律 组成、结构、极性和分子大小近似的液体往往可以完全互溶。 部分互溶双液体系的特点 在一定的温度和浓度范围内由于二种液体的相互溶解度有限而形成二饱和的液层，即在相图中有双液相区的存在。 从实验上看，当某一组分的量很少时，可溶于另一大量的组分而形成一个不饱和的均相溶液。然而当溶解量达到饱和并超过极限时，就会产生两个饱和溶液层，通常称为“共轭溶液”。 共轭溶液: T一定时，部分互溶的溶液浓度超过一定范围，体系分层形成两个液相，当溶解达到平衡时，这对彼此互相饱和的两个溶液。 在定压下温度对两种液体互溶成都的影响，可归纳为三种情况。 具有最高临界溶解温度的体系； 具有最低临界溶解温度的体系； 同时具有最高和最低临界溶解温度的体系。 (一)具有最高临界溶解温度的体系 这类体系的特点是相互溶解度随温度的升高而增加，以致达某一温度时，二饱和液层组成相同，形成了单一的液层。再升温时，无论组成如何，仅有单相区的存在。 由此可见相点 l1 和 l2 是一对共轭溶液，它们所对应的浓度分别代表 t1 温度下酚在水中的溶解度和水在酚中的溶解度。若升温至 t2，同理，必出现 a′b′c′l1′ 相点代表酚在水中的不饱和溶液相，以及 l2′h′e′d′相点代表水在酚中的不饱和溶液相。其中 和 又是另一对共轭溶液，其对于的浓度分别代表 t2 温度下酚在水中溶解度以及水在酚中的溶解度。显然 的含量大于 l1 ，而 的含水量大于 l2，意味着温度升高，溶解度增加。若将表征不同温度下的酚在水中溶解度的相点 l1 ， ， ……以及相对应的表征水在酚中溶解度的相点 l2 ， , …… 联结起来可构成如图5-19(b)所示溶解度曲线。左边为酚在水中的溶解度曲线而右边为水在酚中的溶解度曲线。不言而喻，线以外是单一液相区，以内是两相区（记为 L1+L2 ），两相区内共轭相点连线如 l1l2，称为结线。尽管物系点可以在结线上移动，但两层的组成不变，只是富水层与富酚层这两层质量分数比（ ω1:ω2 ）在满足杠杆规则的条件下变化，如图中两相区内的 Q 点应服从如下等式： 从图中还可看出，温度愈高，两共轭层组成愈靠近。当温度升至 tc 时，共轭层组成相同会聚于曲线 上的最高点 c，tc （65.85℃）称 为水～酚液对的最高临界溶解温 度或称“上临界点”、“最高会溶点”。 在临界温度以上不存在分层现 象，全浓度范围内都能互溶形成一液相。临界溶解温度越低，二液体间互溶性越好，故可应用临界溶解温度来量度液对间的互溶性。属于具有最高溶解温度类型的体系，还有异丁醇～水，苯胺～水，正己烷～硝基苯等等。 （二）具有最低临界溶解温度体系 此两组分液体间的溶解度是随温度的降低而增加，且两共轭层组成愈靠近，最终会聚于曲线最低点 c′ 对应的温度 tc (18.5℃)称为“最低临界溶解温度”或“下临界点”“最低会溶点”，在此温度以下就不存在分层现象而是互溶成均匀液相。其中 c′l1 为三乙基胺在水中的溶解度曲线。 c′l2 为水在三乙基胺的溶解度曲线， l1c′l2 线以外只存在单一液相，线内则是由两共轭层组成的两相区，而两层的相对量同样可用杠杆规则规定。 （三）同时具有两个临界溶解温度的体系 它酷似由前两类曲线组合而成的环形线。在溶解度曲线的内部是两相区，外部为单相区，高温时溶解度随温度增加，曲线最终会聚于c 点（ tc=208℃），而低温时溶解度随温度降低而增加，曲线最终会聚于另一点 c′（t′c=60.8℃），tc 和 t′c 分别称为“最高与最低临界溶解温度”或“最高与最低会溶点”（或“上与下临界点”）。在此二温度之外，两组分液体均能混溶成均匀单相。 本实验主要验证水－苯酚体系，它具有最高临界溶解温度。在常温下将少量苯酚加入水中，它能完全溶解于水。若继续加入苯酚，最终会达到苯酚的溶解度，超过溶解度，苯酚不再溶解，此时体系会出现两个液层，一层是苯酚在水中的饱和溶液（简称水层），另一层是水在苯酚中的饱和溶液（简称苯酚层）。在定温定压下二液层达到平衡后，其组成不变。这时在T-X图上有相应的两个点（a和