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同学你好

这堂课我们学习部分互溶

即完全不互溶双液系相图

当我往一杯水当中不断的加入苯胺时

由于苯胺在水当中的溶解度比较小

所以当我加入的量非常少的时候

苯胺能够完全溶解在水当中

形成均匀的溶液

当我在水当中加入苯胺

达到它的饱和溶解度之后

它就会出现分层

一层是饱和了水的苯胺溶液

一层是水中饱和了苯胺

另一层是苯胺当中饱和了水

而溶解度我们知道它是跟温度有关的

随着温度的升高

溶解度会增加

所以随着温度的增加

两者的互溶程度会增加

所以到达一定程度之后

两者会发生完全互溶

我们将苯胺和水两者相互溶解的情况

给它绘制到相图当中来

就得到了

两相液相相平衡时候的液液平衡相图

那也就是我们PPT上所对应的这张图

在这张图当中大家可以看出来

它是由两条线交于一点

然后把整个平面分成了两个不同的区域

其中左边B地段

他可以认为

因为在左边我们说我们可以用A来表示水

B表示苯胺

那么我们说在左边水的量是比较多的

所以说可以认为在db的左边

这个是苯胺在水当中所形成的溶液

当到达D点之后

我们说苯胺在水当中就达到了饱和

所以对应着bd这条曲线

就认为是苯胺在水当中的饱和溶解度曲线

同样道理

这条线就可以认为是水在苯胺当中的

一条饱和溶解度曲线

那么在B点温度以上两者是完全互溶的

所以我们把B点这个温度称之为

最高的互溶温度

超过B点两者完全互溶

那么这个曲线它是把

整个平面分成了两个区域

中间这部分区域我们给它称之为叫做帽形区

帽形区以外的这部分区域

它是一个单一的液相区

也就是说两个组分是完全互溶的

而在帽形区以内

它是由两个共轭溶液构成的

哪两个共轭溶液

一个是饱和了苯胺的水

一个是保和了水的苯胺

两个液液共存

那么这张相图我们如何来进行使用

如果我把某一个组分的

二组分系统给它进行加热的时候

假设我们是沿着组成为C的

这个系统给它进行加热

在不断的升温的过程当中

两个相两个饱和溶液

他们各自的这个组成会沿着

BD和BE这两条曲线分别向上进行变化

当沿着任意一个组成

我们说在当我把温度给它固定的时候

做平行于X轴这样一条曲线

那么他会交于两个溶解度曲线上各一点

那么这两个就是他们各自的一个相点

在相点上我就可以读出来两个液相的组成

同时可以根据杠杆规则

来计算两个液相他们量之间的

这样一个相互关系

同样的道理

我刚刚是在固定组成的时候给它进行升温

我们说过了两个液相的组成

分别是沿着两条溶解度曲线是

向上进行变化的

当我加热加热到什么程度

加热到B点之后

大家就可以看出来了

那我们说两个液层的量刚刚说过了

是用杠杆规则可以算的

那它就等于什么

是不是等于这两端正比于这两段的长度

随着我越来越往上走

明显可以看出来这个距离

线段的长度是越来越短的

所以当我加热到B点这个温度的时候

就会出现两个液层同时消失

那么它就会变成

单向区

如果反过来

我给他固定系统的温度

例如我固定温度为373k

相原来只有A的这样一个系统当中

我逐渐的加入B组份

那么这个过程当中它会发生什么样的变化

实际上这个就是

我最开始给大家分析的一种情况

当我加入b的量非常非常少的情况的时候

B是可以完全溶解到A当中的

形成的溶液是均一的

所以它就处在液相区

随着我B物质量逐渐增加

增加到这个位置的时候

这个时候怎么样

B物质

也就是说苯胺他在水当中已经达到了饱和

饱和之后

如果我再继续增加苯胺的量

那么它就会出现什么分层

所以就进入到了

两相共存区

如果我再继续增加苯胺的量

那么这个时候

我们就可以用杠杆规则

来计算两个液层量的一个关系

但是两个液层它的组成是始终保持不变的

两个组成可以在哪读

就是在这个温度下

这条曲线上和两条溶解量曲线上的

两个焦点就是分别是两个液层它的组

成在增加苯胺的过程当中

总的两个液层的一个组成是保持不变的

但是两个液层的量可以根据杠杆规则发现

它是在不断地发生变化的

当我加苯胺加到这个位置的时候

这个时候谁在主要成分了

苯胺占了主要成分

所以在这种情况下它就可以看作是溶剂了

那么就可以把水溶解到苯胺当中来

再增加就变成了一个澄清透明的溶液

这就是整个过程当中系统是

如何进行变化的

除了上面我们刚刚给大家介绍的

具有最高惠容温度的情况以外

还有一些系统它可能会出现

具有最低会溶温度的情况

也就是说这两个组分

在某一个温度以下它是可以完全互溶的

而超过某一个温度之后

它会形成共轭溶液

例如我们说水和三乙胺的

这种情况就属于这类相图

除了具有最高会溶温度

最低会溶温度以外

还可能出现同时具有

最高和最低会溶温度的情况

例如水和烟碱的这种相图

那么在这个相图当中可以看出来

在整个的封闭曲线的内部

他是处在两相共存的一个状态

也就是共轭溶液区

而在这个封闭区的外边

两个组分它是可以完全互溶的

那么高点和低点分别是

最高会溶合最低会溶温度

还有一种情况就是既不具有最高会溶温度

也不具有最低会溶温度

接下来我们给大家介绍的

是完全不互溶系统

它的气液相图

那什么时候是完全不互溶

如果A和B这两个物质它的溶解度比较小

以至于可以忽略不计的情况下

我们就可以认为它是完全不互溶的

这种情况A和B共存时

两个主分之间没有相互作用

所以A组份和B组份他们单独存在时

和两个共同存在时的蒸汽压是完全一样的

这个时候由A和B构成了双液系统

它页面上的蒸汽的总压

就应该是等于2个纯组分饱和蒸汽压的和

而蒸汽总压会分别大于两个纯组分

它的饱和蒸汽压

所以形成这个混合物的沸点

会低于任意一个组分它的沸点

所以由前边我们可以知道

当我把两个完全不顾的物质放到一起

形成混合物之后

混合物的总的蒸气压

比任何一个存储份的蒸汽压较大

所以混合物的沸点要低于其中

任意一个组份

利用这个特点

我们就可以进行蒸汽蒸馏或者叫水蒸馏

例如我们都知道溴苯他的沸点是比较高的

它的蒸气压曲线如图所示

我们可以看出来

我们知道沸腾的时候

溴苯的蒸气压应该跟外界的

大气压是相等的

因为它的沸点比较高

所以在这张图当中

我没有画出完整它的一个蒸汽压的曲线

而水的饱和蒸汽压可以从图当中读出来

那它的沸点我们都知道是373.15K

当我把水和溴苯给它混合到一起之后

那么由于形成的混合物的

沸点要低于任意一个组份的

或者说形成混合物的

蒸气总压是大于任何一个存储份的

所以从图当中可以看出来

比较低的温度的情况下

两者就可以共同沸腾

利用这种方法我们就可以在比较低的温度下

来获取溴苯这种物质

由于A和B两个组份完全不互融

所以我们可以认为它们之间没有相互作用

所以A物质的分压可以利用系统的总压

乘上它的物质量分数来进行计算

A物质的它的分压就等于系统的整压乘上

A物质的物质量分数

而A物质的物质量分数是等于

A的物质量除上系统当中总的物质的量

而在蒸馏出来之后

我们说A和B它们两个之比

我们通过推导可以知道

这两者之比是等于

A的饱和蒸汽压乘上A的摩尔质量

再除上B的饱和蒸汽压

除上B的摩尔质量

虽然B物质它的饱和蒸气压比较小

但通常情况下

这类物质都是一些分子量比较大的物质

所以最后蒸馏出来的

B物质的质量也不会太少

这就是我们蒸馏的一个原理

这次课就到这里