Диаграммы состояния жидкость-пар для бинарных систем

Обычно для описания состояния растворов используют диаграммы Т_кип – x (температура кипения – состав) при р = const или р – x (давление пара – состав) при Т = const.

Рассмотрим случай, когда раствор образован двумя летучими жидкостями.

Рис. 3. Зависимость общего давления пара от

состава идеального раствора и состава пара.

Точки 1 и 2 на рис. 3 характеризуют состав находящихся в равновесии жидкой и паровой фаз, соответственно. Точка 3 характеризует валовый (общий) состав системы. В области I диаграммы существует только жидкий раствор, в области II — только пар, в области III жидкая и паровая фазы сосуществуют.

Кривая p = f (x) называется линией жидкости и выражает зависимость давления пара над раствором от состава жидкого раствора.

Кривая p = f (y) называется линией пара и выражает зависимость давления пара над раствором от состава пара.

Интересно отметить, что даже в случае образования идеальных растворов состав пара не совпадает с составом жидкого раствора для большинства идеальных растворов. Так, парциальное давление компонента А в паре над раствором по закону Рауля равно:

.

x_A - мольная доля компонента A в растворе.

С другой стороны, из закона Дальтона следует, что

, (14)

где р _общ. — общее давление пара над раствором, y_A — мольная доля компонента А в паре. Тогда

(15)   (16)

Поскольку давление пара над чистым компонентом A (р _0A) всегда больше общего давления пара для случая, представленного на рис.3, то y _A > x _A во всей области концентраций. Для таких систем пар обогащен компонентом A по сравнению с жидким раствором.

С точки зрения здравого смысла (и опыта) пар должен быть обогащен более летучим компонентом (т.е. имеющим либо большее давление насыщенного пара при данной температуре Т, либо более низкую температуру кипения при заданном давлении р).

Температурой кипения раствора (Т_кип) называют температуру, при которой давление насыщенного пара над раствором равно внешнему давлению p.

Зависимость температуры кипения от состава раствора и пара представлена на рис. 6. В области I диаграммы существует только пар (раствор газов), в области II — только жидкий раствор; область III является областью сосуществования пара и жидкого раствора.

Рис. 4. Зависимость температуры кипения от состава раствора и пара.	Рис. 5. Диаграмма состояния бинарного раствора при применении к ней правила рычага

Кривая aa₁a₂…b называется кривой кипения;

Кривая ab₁b₂…b — кривой конденсации;

T _0A и T _0B — температуры кипения чистых жидкостей А и В (более летучим компонентом является В, так как T _0A > T _0B).

Правило рычага: отношение количества (массы) двух фаз, находящихся в равновесии в гетерогенной двухфазной области, обратно пропорциональны расстояниям от соответствующих фазовых точек до фигуративной точки системы.

Для точки системы, обозначенной фигуративной точкой (с) Рис. 5, правило рычага можно записать следующим образом:

или m _жид·l _жид = m _пар·l_пар

Дата добавления: 2014-11-16