三组分液-液系统相图的绘制:实验原理

用等边三角形坐标法做三元相图,等边三角形的三个顶点各代表一种纯组分,三角形三条边AB、BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分系统,而三角形内任何一点表示三组分的组成(如图2-6)。图中O点的组成可确定为:将三角形每条边一百等分,代表100%,过O点做平行于各边的直线,并交于a、b、c三点,则Oa+Ob+Oc=cc′+Bc+c′C=BC=CA=AB,故O点的A、B、C组成分别为A%=Ca,B%=Ab,C%=Bc。

图2-6 等边三角形表示三组分组成

在醋酸(A)-苯(B)-水(C)三组分系统中,醋酸和苯、醋酸和水完全互溶,而苯和水则不溶或部分互溶(如图2-7)。图中EOF是溶解度曲线,该线上面是单相区,下面是共轭两相区, 、 等称为结线。当物系点从两相区转移到单相区,在通过相分界线EOF时,系统将从浑浊变为澄清;而从单相区移到两相区通过EOF线时,系统则从澄清变为浑浊。因此,根据系统澄明度的变化,可以测定出EOF曲线,绘出相图。例如,当物系点为D时,系统中只含苯和水两种组分,此时系统为浑浊的两相,用醋酸滴定,则物系点沿DA线变化,B和C的相互溶解度增大,当物系点变化到O点,系统变为澄清的单相,从而确定了一个终点O;继续加入一定量的水,系统又变为浑浊的两相,然后再用醋酸滴定,当系统出现澄清时又会得到另一个终点。如此反复,即可得到一系列滴定终点。但该方法由浑变清时终点不明显。为此本实验使用下列方法。

实验时,预先混合互溶的A、B溶液,其组成用N表示,在此透明的A和B溶液中滴入C,则系统组成沿NC线移动,到 点时系统由清变浑得到一个终点, 的组成可根据A、B、C的用量算出;然后加入一定量的醋酸(A)使溶液澄清,再用C滴定至浑,如此可得到一系列不同组成的终点 、 、 、 、 等,连接这些终点即可画出溶解度曲线。

测定结线时,在两相区配制混合液(如d ),达平衡时二相的组成一定,只需分析每相中一个组分的含量,在溶解度曲线上就可找出每相的组成点(如 和 ),其连线即为结线。

图2-7 一对部分互溶的三组分相图

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