Типы фазовых диаграмм

Мы можем выделить шесть основных типов фазовых диаграмм, основываясь на анализе их проекций бинарных смесей.

Тип 1. Смеси, образующие фазовые диаграммы первого типа имеют непрерывную линию критических точек. Компоненты этих смесей полностью смешиваемы во всём диапазоне температур. Оба компонента должны быть подобны по химической природе и их критические свойства должны быть сравнимы по величине.

Типичные примеры: аргон + криптон, метан + этан, метан + азот, двуокись углерода + кислород, бензол – циклогексан и гексан – цис-декагидронафталин. Эти смеси в большинстве случаев состоят из неполярных молекул. Известны только некоторые полярные вещества, образующие смеси 1-го типа, например двуокись серы + хлорный метан ( ) и хлористый водород + диметилэфир.

Смеси элементов, принадлежащие одному и тому же гомологическому ряду, будут отклоняться от характера поведения 1-го типа в случае, если различие их размеров, т.е. соотношение их критических свойств, превысит определённую критическую величину.

Например, в ряду алканов, c метаном в качестве первого компонента, изменение от 1-го типа к 5-му происходит, когда вторым компонентом является нормальный гексан и выше. В случае пропана подобная трансформация будет иметь место, если в качестве второго компонента взять углеводород из ряда - , однако фазовая диаграмма будет усложнена выпадением тяжёлого компонента при температурах соответствующих критической температуре пропана (369.82 К).

1-й тип смесей может быть выделен по следующим признакам.

Прежде всего, по форме непрерывной линии критических точек, соединяющей критические точки чистых компонент, а также по факту наличия или отсутствия азеотропы. На рис. представлены несколько возможных форм проекции критической кривой.

Смеси, аппроксимируемые кривой - линия критических точек почти линейна как в , так и в плоскостях, обычно сформированы из компонентов с очень схожими критическими свойствами. Эти смеси при низких давлениях подчиняются закону Рауля (летучесть растворителя пропорциональна его молярной доле ).

Примеры: двуокись углерода ( ) + окись азота ( ) и бензол ( ) + толуол ( ).

Смеси, соответствующие кривой , для которых линия критических точек выпукла вверх, и имеющие максимум как в , так и в плоскостях, наиболее распространены среди систем 1-го типа. Примеры: аргон + криптон, аргон + метан и криптон + метан.

Для этих смесей характерно умеренно большое различие между критическими температурами или плотностями чистых компонентов. Имеет место отчётливое повышение кривизны вдоль ряда гексан + гептан, + октан, + декан, + тридекан и + тетрадекан.