Диаграмма растворимости вода – анилин

На рисунке 6 представлена диаграмма растворимости системы вода – анилин, которая относится к случаю ограниченной растворимости одной жидкости в другой. Взаимная растворимость жидкостей в этой системе увеличивается с ростом температуры.

 

 

Рис. 6. Диаграмма системы H₂O – C₆H₅NH₂ (вода – анилин)

 

Кривая АКВ называется бинодальной кривой растворимости или кривой расслоения, ветвь АК отражает растворимость анилина в воде, ветвь ВК указывает на растворимость воды в анилине в зависимости от температуры.

Бинодальная кривая АКВ делит диаграмму на две области: гомогенную, лежащую над кривой и гетерогенную, находящуюся под кривой расслоения.

Фигуративные точки гомогенной области, например точка Р, изображают состояния однофазной условно дивариантной системы (S = 2 – 1 + 1 = 2).

Фигуративные точки, лежащие внутри гетерогенной области, например точка О, изображают состояние двухфазной условно моновариантной системы (S = 2 – 2 + 1 = 1).

Каждая точка, лежащая на бинодальной кривой, отражает сопряженную фазу. Точки ветви АК отвечают насыщению воды анилином, а точки ветви ВК отвечают насыщению анилина водой.

По диаграмме растворимости можно определить состав исходной смеси и состав двух сопряженных растворов, которые образуются при расслоении системы.

Например, рассмотрим исходную смесь двух жидкостей, которая содержит 70% воды и 3% – анилина (состав х).

Эта смесь будет расслаиваться при обычных условиях и даже при нагревании системы до 155⁰С. И только выше этой температуры (выше точки d) смесь будет гомогенной, однофазной, т.е. при этих условиях жидкости неограниченно растворимы друг в друге.

При температуре, например 100⁰С рассматриваемая смесь представляет собой два сопряженных раствора.

Состав образующихся двух растворов можно определить следующим образом: через точку О надо провести изотерму до пересечения с бинодальной кривой, которая является границей фазового поля (точки а и в).

Опуская перпендикуляры из этих точек на ось состава, определяют состав обоих образующихся растворов.

Состав одного из сопряженных растворов определяется точкой х₁ (93% Н₂О, 7% C₆H₅NH₂), состав другого – точкой х_2­ (84% C₆H₅NH₂, 16% Н₂О).

По правилу рычага можно определить и относительные массы сопряженных растворов: m_{р-ра состава х1} ^. ℓ ао = m_{р-ра состава х2} ^. ℓ ов,

где ℓ – длина плеча.

Точка К разделяет бинодальную кривую на две ветви и называется верхней критической точкой растворения, а соответствующая ей температура – верхней критической температурой растворения. Выше этой температуры смесь любого состава имеет неограниченную растворимость и представляет собой однофазную гомогенную жидкую систему (S = 2 – 1 + 1 = 2).

13 14

Верхнюю критическую температуру растворения (ВКТР) находят по правилу Алексеева:

проводят несколько изотерм (коннод) и соединяют их середины, тогда эта прямая будет проходить через точку К, которая и указывает на ВКТР.