Диаграммы состояния трехкомпонентных систем

1.

Диаграммы состояния
трехкомпонентных систем
1

2.

В трехкомпонентной системе, согласно правилу фаз Гиббса,
максимальное число сосуществующих фаз Ф=4. В области
существования одной гомогенной фазы К=3.
2

3.

Треугольник Гиббса
Сумма перпендикуляров, опущенных
из любой точки внутри треугольника
на его стороны, равна высоте этого
треугольника. Высота соответствует
100% какого-либо из компонентов
Сумма
длин
перпендикуляров
Ма+Мв+Мс=100%, а содержание
компонентов
A,
В
и
С
пропорционально длинам отрезков
Ма, Мв и Мс (каждый отрезок лежит
напротив вершины, отвечающей
соответствующему
компоненту).
Таким образом и определяют
содержание каждого из компонентов.
В нашем примере
точка М
соответствует составу А 20%, В 50%, С
30%.
3

4.

Треугольник Розебома
За 100% принимают сторону
треугольника и наносят сетку
линий, параллельных каждой
стороне. Сумма отрезков таких
линий,
исходящих
из
фигуративной точки М и
кончающихся
на
сторонах
треугольника, есть постоянная
величина, равная любой из
сторон. Для точки М проекции
этих отрезков на стороны
треугольника Ab’, Ca’ и Вс’ дают
процентное
содержание
каждого из компонентов: А 20%,
В 50%, С 30%.
4

5.

Полезные следствия
Линии, параллельные одной из сторон
треугольника,
представляют
собой
геометрические
мести
точек,
соответствующих
ряду
смесей
с
одинаковым содержанием компонента,
характеризуемого вершиной треугольника
против этой стороны. В нашем примере это
50 % компонента В
Линии,
проведенные
из
вершины
треугольника
до
пересечения
с
противолежащей
стороной,
являются
геометрическими
местами
точек,
соответствующих ряду систем, в которых
соотношение между содержанием двух
компонентов остается постоянным (в нашем
примере С/В=3:2)
5

6.

К треугольной диаграмме, так же, как и
к
диаграмме
применимо
бинарных
правило
рычага.
систем,
Если
фигуративная точка М отвечает общему
составу системы и система распадается
на
две
равновесные
фазы,
характеризуемые точками S и T, то
количество первой фазы (S) относится к
количеству
второй
(T)
как
длины
отрезков МT/MS
6

7.

Диаграммы растворимости трех жидкостей с одной
областью расслаивания
Если в систему, состоящую из двух ограниченно смешивающихся жидкостей
A и C, вводить третью жидкость B, растворимую в первых двух, то взаимная
растворимость ограниченно растворимых жидкостей увеличивается.
7

8.

Фигуративная точка K на бинодальной кривой изображает систему, в
которой исчезает различие в составе сопряженных жидких фаз. Эта точка
называется критической точкой растворения при данной температуре.
Правило Тарасенкова: продолжения конод, соединяющих фигуративные
точки
равновесных
фаз
(x1x2,
y1y2),
пересекаются
в точке P, лежащей на продолжении той стороны равностороннего
треугольника, на которую опирается область гетерогенности.
С точкой D пересекается касательная, проведенная к кривой
расслаивания в верхней критической точке К. По этому правилу, зная
составы хотя бы двух сопряженных растворов, например x1и x2 для
состава O, можно получить точку Р и использовать ее для нахождения составов других сопряженных фаз, например y1 и y2, а также верхней
критической точки К.
8

9.

Диаграммы растворимости трех жидкостей с
различным числом областей расслаивания
9

10.

Процессы распределения третьего компонента
Закон распределения: компонент, добавленный к системе, состоящей из двух
других взаимно нерастворимых или ограниченно растворимых жидкостей,
распределяется между ними в определенном, постоянном при данной
температуре отношении:
и
— равновесные концентрации третьего вещества, соответственно,
в первом и во втором слое (в общем случае — i-го компонента из многих
веществ, содержащихся в системе). Величина K называется константой
распределения.
10

11.

если n = 1, то молекулярное состояние не меняется;
если n > 1, то идет диссоциация;
если n < 1, то идет ассоциация.
11

12.

С помощью закона распределения можно подобрать оптимальные
условия для экстрагирования.
К процессу экстрагирования относится извлечение целевого вещества с
помощью растворителя не только из раствора, но и из твердых объектов.
В этом случае для интенсификации процесса твердый объект подвергают
измельчению и перемешиванию в соответствующем растворителе диэтиловом эфире, бензоле, метаноле, этаноле, ацетоне и др.
Простейший вид экстрагирования - извлечение вещества водой называется выщелачиванием.
Из закона распределения следует, что экстрагированием нельзя достичь
100 %-ного извлечения целевого вещества. Но полнота экстрагирования
будет намного больше, если раствор или твердый объект обрабатывать
многократно малыми порциями растворителя, чем один раз всем его
объемом.
12