Ограниченно-растворимые жидкости

План.

1. Понятие об ограниченно растворимых жидкостях.
2. Виды жидкостей.
3. Диаграммы состояния.
4. Ограниченно растворимые жидкости с верхней и нижней критической температурой растворения.
5. Правило фаз Гиббса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГРАНИЧЕННО РАСТВОРИМЫЕ  ЖИДКОСТИ

Жидкости, растворимость которых зависит от условий растворения, называются ограниченно растворимыми. В пределах определенных концентраций они образуют одну гомогенную фазу; в другой области концентраций и температур система становится гетерогенной.

По характеру зависимости взаимной растворимости от температуры жидкости делят на четыре типа.

Жидкости:

1. с верхней критической температурой растворения;
2. с нижней критической температурой растворения;
3. с верхней и нижней критической температурой 
растворения;
4. без критических температур растворения.

В случае ограниченной  взаимной растворимости жидкости в системе также образуются два  жидких слоя, но это не чистые жидкости, а их смеси. Один жидкий слой представляет собой раствор жидкости А в жидкости В, а второй – раствор жидкости B в жидкости А. Например, при смешении анилина с водой получается два слоя. Верхний слой состоит, в основном, из воды и очень небольшого количества анилина. Нижний слой, наоборот, состоит, в основном, из анилина и значительно меньшего количества воды.

Состав (концентрация) таких растворов зависит от температуры и дав- ления. Однако для существенного изменения взаимной растворимости жидкости при Т = const необходимо довольно большее давление. Поэтому практическое значение имеет, главным образом, зависимость взаимной растворимости от температуры. В большинстве случаев повышение температуры ведет к увеличению взаимной растворимости жидкости. В некоторых системах взаимная растворимость увеличивается с понижением температуры. В редких случаях взаимная растворимость жидкостей увеличивается и с повышением, и с понижением температуры.

 

 

Изучение взаимной  растворимости проводят с помощью  диаграмм состояния в координатах  температура – состав при р = const. Диаграммы позволяют определить составы жидких лекарственных форм, не расслаивающихся при хранении.

Для построения таких диаграмм готовят ряд смесей известного состава в широком интервале  концентраций. Каждую смесь, находящуюся  в запаянной пробирке, медленно нагревают  и при постоянном встряхивании определяют температуру, при которой мутная смесь превращается в прозрачный гомогенный раствор.

 

 

Найденные  температуры растворения смесей  наносят на диаграмму и соединяют  плавной кривой, выражающей зависимость  температуры растворения от состава смеси. Полученная кривая называется кривой растворения или кривой расслоения.

 Ограниченно растворимые жидкости с верхней и нижней критической температурой растворения (никотин-вода, глицерин-гваякол).

В определенных условиях возможно существование бинарных систем, обладающих и нижней и верхней критическими температурами растворения.

 У жидкостей этого типа наименьшая взаимная растворимость при температуре t, затем растворимость растет и при увеличении и при уменьшении температуры. Для них характерны две критические температуры растворения. Выше t_кр^В и ниже t_кр^Н наступает неограниченная растворимость компонентов в друг друге. 

Между двумя критическими температурами существует область, в которой система гетерогенна. Например, для системы никотин – вода критические температуры растворения равны 208 ^оС и 61 ^оС.

 

                            

 

При анализе, построенных  диаграмм мы используем правило фаз Гиббса: число степеней свободы (υ) равновесной термодинамической системы, на которую из внешних факторов влияют только давление и температура, равно числу компонентов системы (К) плюс два, минус число фаз (Ф):

υ=K+2-Ф

Число степеней свободы – это число независимых термодинамических параметров, определяющих состояние системы, изменение которых в определенных пределах не вызывает исчезновения одних и образование других фаз. Правилу фаз Гиббса подчиняются все равновесные системы, состоящие из любого числа фаз и любого числа веществ.

Следует отметить, что если значение одного из внешних  параметров фиксируется (P = const или Т = const), то число степеней свободы систе- мы уменьшается на единицу и правило фаз Гиббса записывается следующим образом:

u = K +1-Ф.


 

Для двухкомпонентных гомогенных систем (Ф = 1) по правилу  фаз Гиббса получаем

u =K +2-Ф=2+2-1=3.


Для описания фазового состояния таких систем достаточно трёх независимых переменных: давления, температуры и концентрации (мольной доли одного из компонентов), и в общем случае надо использовать объёмную диаграмму. Чтобы свести её к плоской, необходимо сократить число переменных, т. е. зафиксировать один из параметров – либо температуру, либо давление. При этом вместо полной трехмерной диаграммы равновесия будет рассматриваться только ее сечение плоскостью T = const, или Р = const. При изучении равновесия в бинарных конденсированных системах (равновесия жидкой фазы с твердыми фазами) чаще всего строят диаграммы «температура кристаллизации (плавления) – состав» при постоянном давлении (обычно P = 1 атм). Такие фазовые диаграммы описывают зависимости температуры начала кристаллизации расплава от его состава и называются диаграммами растворимости, или плавкости. Правило фаз Гиббса для двухкомпонентных систем при Р = const записывается в виде

υ = K +1- Ф = 3- Ф .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используемая информация.

1. http://www.ngpedia.ru/id18078p1.html
2. http://www.bsmu.by/files/chem/2012-2/lek6.pdf
3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Растворимость
4. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/15539/РАСТВОРИМОСТЬ
5. http://www.alhimik.ru/rastvory/2-7.html