Фазовые равновесия в химической технологии - Уэйлес С.
ISBN 5—03—001106—4
Скачать (прямая ссылка):
Один из простых принципов классификации диаграмм предусматривает их деление на группы в соотвегствии
Фазовое равновесие 289
Рис. 5.32. Система ацетон + хлороформ + вода при 1 атм.
а — показаны линии равновесных фаз жидкость — жидкость. Штриховая линия показывает состав пара, находящегося в равновесии со смесями жидкость — жидкость (соединительные линии с тем же номером).
б— распределительные кривые: хзі — мольная доля ацетона (3) в обогащенной водой фазе (1), хъг — мольная доля ацетона (3) в обогащенной хлороформом фазе (2); уг и уъ мольные доли хлороформа и ацетона в паровой фазе \Landolt-B6rnstein, 11/2, 727].
Этанол
Рис. 5.33. Диаграмма, показывающая равновесия жидкость — жидкость и пар — жидкость в гомогенных жидких областях системы вода + этанол + этилацетат при 70 °С.
Незачернеиный кружок — состав паров, зачерненный — состав жидкой фазы на той же самой соединительной линии [Mertl Coll. Czech. Chem. Commun, 37, 366 (1972)].
19-829
290 Глава 5
С
А В
Рис. 5.34. Влияние температуры на размер и форму двухфазной области трехкомпонентной системы. Показана система с верхней и нижней критическими температурами растворения (см. также рис. 5.2, а и б).
с числом одно-, двух- и трехфазных областей, присутствующих в системе. Отдельные простейшие примеры даны на рис. 5.36. Наиболее распространены диаграммы с одиночными двухфазными областями (рис. 5.36,а или б). На рис. 5.36,а также имеется одна однофазная область. На рис. 5.36,в показаны две двухфазные области, которые могут расширяться и даже сливаться, в результате чего однофазная область делится на две части (см. рис. 5.36,5). Три гетерогенные области, показанные на рис. 5.36,г также могут расширяться до соприкосновения или слияния. Если они лишь коснутся друг друга, возможно образование трехфазной зоны (заштрихована квадратной сеткой), подобной показанной на рис. 5.6 и ряде других рисунков этого раздела. Принимая во внимание доступность ряда обширных коллекций фазовых диаграмм, в частности коллекции Ландольта-Бернштейна, можно ограничиться рассмотрением лишь некоторых из них. Одна из наиболее наглядных серий из 464 тройных диаграмм с диоксидом углерода как одним из компонентов, опубликованная в работе [284], демонстрирует, насколько сильно может различаться поведение систем. Три серии диаграмм, приведенные на рис. 5.37 — 5.39, показывают в основном влияние температуры. Так, например, в системе вода—триэтиламин—фенол с повышением температуры растворимость фенола увеличивается, но смешиваемость воды и триэтиламина уменьшается. На рис. 5.38 при температуре 25 °С зарегистрировано шесть зон, а при более высоких температурах только две. Повышение температуры всего на 10 °С достаточно для исключения трех трехфазных зон из системы (рис. 5.39) и снижения числа возможных зон в системе с двенадцати до четырех. Мицеллярные системы отличаются особенно сложным поведением (см. рис. 9.12).
Эти немногие рассмотренные примеры могут внушить серьезные сомнения относительно теоретических методов корреляции или прогнозирования поведения
Рис. 5.35. Влияние температуры на двухфазную область системы ацетон + вода + фенол. Верхняя критическая температура растворения 92 °С. Волнистая линия — локус критических точек \Schreinemakers Ъ. рпувік. СЬет., 33, 75 (1900)].
Фазовое равновесие 291
А
Рис. 5.36. Обобщенные примеры трехкомпонентных диаграмм с однофазными и двухфазными областями. Показаны соединительные линии, связывающие равновесные составы фаз. а — одна однофазная и одна двухфазная области.
б — бинодальные кривые образуют полосу, ограниченную двумя однофазными областями. в — две двухфазные области. г — три двухфазные области.
д — двухфазная зона с двумя лишь компонентами в каждой фазе.
е — распределительная кривая для предыдущей диаграммы, построенная как на рис. 5.29.
19*
Фенол
Воіїи ^ Триэтилимин
Рис. 5.37. Система вода + триэтиламин + фенол. Состав указан в массовых долях \Meerburg Ъ. ргшік. Спет., 40, 642 (1902)].
а — при 10 °С система имеет две двухфазные области. б — при 75 °С две пары компонентов смешиваются полностью, а вода + триэтиламин — лишь частично.
Фазовое равновесие 293
Рис. 5.38. Диаграмма трехкомпонентной системы 2,2,4-триметил-пентан + нитроэтан + перфторбутиламин, показывающая многофазные области при некоторых температурах. Цифры I—III указывают число фаз. Состав дан в массовых долях [Vreeland, Dunlop J. Phys. Chem., 61, 329 (1957)]. © Am. Chem. Soc.
a — при 25 °C система имеет шесть различных областей, включая трехфазную.
б— при 51,3 °С остается лишь одна многофазная область.
Рис. 5.39. Диаграмма системы гликоль + додеканол + 1-нитроэтан, для которой характерно образование при определенных температурах множества гомогенных и гетерогенных областей.
а: 14 °С, 1 атм, б: 24 °С, 1 атм. Состав указан в массовых долях. I — одна жидкая фаза; II — две жидкие фазы; III — три жидкие фазы; IV — одна жидкая и одна твердая фазы; V — две жидкие фазы и одна твердая фаза (Francis, 1956). © Am. Chem. Soc.
Фазовое равновесие 295
Рис. 5.40. Диаграмма равновесия при плавлении некоторых тройных систем.
