Мета роботи. Визначення температур розшарування рідких сумішей різного складу бінарної системи з обмеженою взаємною розчинністю і побудова діаграми температура -склад.
Методика роботи. Взаємно обмежена розчинність двох рідин спостерігається в системах із значними відхиленнями від ідеальності. Розчинність таких рідин залежить від температури. В одних системах взаємна розчинність рідин із зростанням температури збільшується (системи з верхньою критичною температурою розчинності - точка К1: вода - анілін, рис.1,а), а в інших падає (система з нижньою критичною температурою розчинності - точка К2: γ-колоідин - вода, рис. 1,б).
Критичною температурою розчинності називається температура, за якої склад обох рівноважних рідких фаз є однаковим.
Залежність розчинності від температури пов'язана із знаком теплового ефекту, який спостерігається при розчиненні 1 моля речовини у великій кількості її насиченого розчину (так званої остатньої теплоти розчинення). Якщо при розчиненні теплота поглинається, то, згідно з принципом Ле-Шательє, її підведення викличе процес, що послаблює зовнішній вплив на систему, тобто подальше розчинення речовини. В іншому разі підведення теплоти викличе часткове виділення розчиненої речовини, тобто зменшення її розчинності, що також послабить вплив зовнішньої дії на систему. Можлива і зміна знаку теплового ефекту із зміною температури, тобто перехід його від екзотермічного ефекту через нуль до ендотермічного ефекту, або навпаки. Відповідно до цього повинна змінитися і залежність розчинності даної речовини від температури.
Температура, °С
Вміст C6H5NH2, %(мас).
|
Вміст H2O, % (мас.)
|
| Рис. 1. Діаграми розчинності для рідин з обмеженою розчинністю: а - з верхньою критичною температурою розчинення; б - з нижньою критичною температурою розчинення. |
На діаграмах розчинності криві М1К1Н1 та М2К2Н2 поділяють діаграму на дві області: гомогенну та гетерогенну (заштрихована область).
Рівновага в гетерогенних багатокомпонентних системах описується за допомогою правила фаз Гіббса: 
, де К - кількість компонентів; Ф - кількість фаз: 2 - кількість зовнішніх факторів, що діють на систему (тиск Р, температура Т). Склад рівноважних фаз (спряжених розчинів) знаходять за допомогою нод (ВС), а їх кількісні співвідношення - за правилом важелів. Наприклад, якщо склад усієї системи в цілому визначається точкою D, то
Положення критичної точки К1 (або К2) на діаграмі визначається згідно з правилом Алексєєва: середини нод, що розташовані між точками, які зображують склади рівноважних фаз за різних температур, лежать на одній прямій, що йде від критичної точки.
Порядок роботи. Ряд ампул з відомим складом обох речовин, що досліджуються (фенол і вода), помістити у водяну баню, температура якої повільно підвищується; визначити ту температуру, за якої суміш стає однорідною (гомогенною). Для перемішування сумішей ампули періодично струшують. Після цього при постійному перемішуванні воду в стакані повільно охолоджують, пускаючи в змійовик холодну воду; відмітити температури, за яких суміші в пробірках знову стають гетерогенними. Різниця між температурами гомо- і гетерогенізації не повинна перевищувати 1°С. Середнє з одержаних значень дасть температуру, за якої досліджувані рідини розчиняються одна в одній у тому співвідношенні, в якому вони були взяті. Одержані результати досліду занести у таблицю.
| № пробірки | Склад суміші, % (мас.) | Температура, 0С | |||
| фенол | вода | гомогенізації | гетерогенізації | середня | |
За даними таблиці побудувати діаграму розчинності у координатах Тсередня - склад.
Література: [21, с. 87-98; 22, с. 191-202; 23, с. 158-162].
