《实验二、三组分液-液平衡体系.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验二、三组分液-液平衡体系.ppt(22页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、三组分液液平衡体系,药学实验教学中心 秦琴,实验目的,1熟悉相律及用等边三角形坐标表示三组分相图的方法。 2用溶解度法绘制有一对共轭溶液的三组分相图(溶解度曲线和联结线)。,实验原理,相律 相(phase) 体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面,在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数,用P表示。 (1)相与相之间有界面,各相可以用物理或机械方法加以分离,越过界面时性质会发生突变。 (2) 一个相可以是均匀的,但不一定只含一种物质。,气体:一般是一个相,如空气组分复杂。 液体:视其混溶程度而定,可有1、2、3个相。 固体:有几种物质就有
2、几个相,如水泥生料。但如果是固溶体时为一个相。 固溶体:固态合金中,在一种元素的晶格结构中包含有其它元素的合金相称为固溶体。在固溶体晶格上各组分的化学质点随机分布均匀,其物理性质和化学性质符合相均匀性的要求,因而几个物质间形成的固溶体是一个相。,Gibbs 相律: 热力学平衡条件下,系统的组分数、相数和自由度数之间的关系。 P + F = C + 2 式中, P-在所选系统中共存相的数目; F-自由度; C-系统中的组元数。 C 组元(组分) 系统中每一个能够单独分离出来并能够独立存在的化学纯物质。如元素、化合物或溶液。 自由度 F 是当系统为平衡状态时,在不改变相的数目情况下,可独立改变的因
3、素(如温度和压力)。,三组分系统液液平衡相图 三组分系统,C = 3, FCP2 5P 当P1,F4 ,无法用相图表示。 在恒压(或恒温)下,F3,用正三棱柱体表示,底面正三角形表示组成,柱高表示温度或压力。当P1,且恒温又恒压,F2,可用平面图形表示。常用等边三角形坐标表示法,两个自由度均为组成变化。,用等边三角形坐标法作三元相图,是将等边三角形的三个顶点各代表一纯组分,三角形三条边AB、BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分的组成,而三角形内任何一点表示三组分的组成。,三组分系统的图解 在等边三角形上,沿反时针方向标出三个顶点,三个顶点表示纯组分A,B和C,三条边上的点表示
4、相应两个组分的质量分数。三角形内任一点都代表三组分体系。,通过三角形内任一点O, 引平行于各边的平行线,在各边上的截距就代表对应顶点组分的含量,即a代表A在O中的含量,同理bc分别代表B和C在O点代表的物系中的含量。显然abcabc1,,等边三角形表示法的特点 1、在平行于底边的任意一条线上,所有代表系统的点中,含顶角组分的质量分数相等。例如,d,e,f系统点,含A的质量分数相同。 2、在通过顶点的任一条线上,其余两组分之比相等。例如,AD线上,c c b b,3、通过顶点的任一条线上,离顶点越近,代表顶点组分的含量越多;越远,含量越少。例如,AD线上,D中含A多,D中含A少。,4、如果代表两
5、个三个组分体系的D点和E点,混合成新系统的系统点O必定落在DE连线上。哪个系统含量多,O点就靠近那个系统点。,O点的位置可用杠杆规则求算。用mD、mE分别代表D和E的质量,则有: mD*OD= mE*OE,在醋酸(A)苯(B)水(C)三组分体系中,醋酸和苯、醋酸和水完全互溶,而苯和水则不溶或者部分互溶。,图中EOF是溶解曲线,该线上面是单相区,下面是共轭两相区,K1L1、K2L2等为结线。当物系点从两相区转移到单相区,在通过相分界线EOF时,体系将从混浊变为澄清;而从单相区变到两相区通过EOF线时,体系则从澄清变为混浊。因此,根据体系澄明度的变化,可以测定出EOF 线,绘出相图。,例如: 当物
6、系点为M时,体系中只含有苯和水两种组分,此时体系为混浊两相,用醋酸滴定,则物系点沿MA线变化,当物系点变化到O点,体系变为澄清的单相,从而确定了一个终点。 继续加入一定量的醋酸,体系保持澄清的单相,然后用水滴定,当体系出现混浊时又会得到另一个终点。 如此反复,就可得到一系列的滴定终点,但终点不明显。,实验时,预先混合互溶的A、B溶液,其组成用N表示,在此透明的混合溶液中滴入C,则体系组成沿NC线移动,到K1点时体系由澄清变浑,得到一个终点,K1的组成可以根据A、B、C的用量算出;然后加入一定量的醋酸(A)使溶液变澄清,再用C滴定至混浊,这样就可以得到一系列不同组成的终点K1、K2、O、L2、L
7、1等,联结这些点就可以画出溶解曲线。,测定结线时,在两相区配制混合液,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以找出每相的组成点,其连线即为结线。,实验仪器与试剂,具塞锥形瓶:100 ml 2个/组;25ml 4个/组 酸式滴定管:50ml 2支/组 碱式滴定管:50ml 2支/组 移液管: 2ml、1ml 各2支/组 无水苯:分析纯 冰醋酸:分析纯 NaOH标准溶液:0.5mol/L,实验内容,溶解度曲线的测定 分别在两支干净的酸式滴定管内装苯及醋酸,另两支碱式滴定管装水及NaOH标准溶液。滴1ml苯和2ml醋酸于干燥而洁净的100ml具塞锥形瓶中,然后慢慢滴
8、入水,同时不停振荡,滴至终点(由清变浑),记下水的体积;再向此瓶加入1ml醋酸,体系又成为均相,继续用水滴定至终点; 同法依次加入1ml、1ml、1ml、2ml、10ml醋酸,用水滴定至终点,记录各组分的用量于表1.最后再加入15ml苯配制体系O1,加塞摇动,并每隔5min摇动一次,半小时后用此溶液测联结线K1L1。,另取一只干燥而洁净的100ml具塞锥形瓶,用滴定管加入10ml苯及4ml醋酸,用水滴至终点,以后依次加5ml、8ml、8ml醋酸,分别用水滴定至终点并记录。最后再加10ml苯配制体系O2,同法每5min摇动一次,30min后用作测另一根联结线K2L2。,联结线的测定 上面所得O1
9、、O2两溶液,经30min后,待两层液体分清,分别用干净的移液管吸取上层液2ml,下层液1ml,置于已经称重的4个25ml具塞锥形瓶中,再称其重量,然后用水洗入150ml锥形瓶招聘那个,以酚酞为指示剂,用0.5mol/l NaOH标准溶液滴定醋酸的含量,记录于表2。,数据记录与处理,数据记录: 将终点时溶液中各组分的实际体积,及由手册查出的实验温度时三种液体的密度,算出各组分的重量百分含量,查出苯与水的相互溶解度E、F,记入表1,联结线的分析数据则记入表2。,作图 1、根据表1的111号数据,在等边三角形坐标纸上,平滑地做出溶解度曲线,并延长至E点和F点(近乎直线)。 2、在溶解度曲线图上标出相应的O1、O2点:在溶解度曲线上,由表2将上层内醋酸的含量在含苯较多的一边,下层画在含水量较多的一边,则可作出K1L1、K2L2两根结线,它们应分别通过O1、O2点。,思考题,滴定过程中,若某次滴水量超过终点而读书不准,是否需要立刻倒掉溶液重新做实验? 如果联结线K1L1、K2L2不通过物系点O1、O2点,其原因可能有哪些?,
链接地址:https://www.31doc.com/p-2187929.html