Диаграммы равновесия двухкомпонентных систем систем

I. Х ана зависимость составов жидкой фазы и находящегося с ней в равнс весии пара от температуры для двухкомпонентной жидкой системы А — В при постоянном давлении. Молярный состав жидкой фазы X и насыщенного пара у выражен в процентах вещества А. По иривед нным данным 1) постройте график зависимости состава пара ог состава жидкой фазы при постоянном давлении 2) постройте диаграмму кипения системы А — В 3) определите температуру кипения системы с молярным содержанием а% вещества А каков состав первого пузырька пара над этой системой при какой температуре закончится кипение системы каков состав последней капли жидкой фазы 4) определите сос1ав пара, находящегося в равновесии с жидкой фазой, кипящей при температуре Tt 5) при помощи какого эксперимента можно установить состав жидкой бинарной системы, если она начинает кипеть при температуре Ti при наличии диаграммы кипения системы 6) какой компонент и в каком количестве может быть выделен из системы, состоящей из Ь кг вещества А и с кг вещества В 7) какого компонента и какое количество надо добавить к указанной в п. 6 смеси, чтобы получилась азеотропная система 8) какое количество вещества А будет в парах и в жидкой фазе, если 2 кг смеси с молярным содержанием а% вещества А нагреть до температуры 71 9) определите вариантность системы в азеотропной точке. [c.287]

Рис. 6. Диаграмма равновесия двухкомпонентной азеотропной системы с минимумом давления (максимумом температуры кипения)

На основании температур начала кристаллизации двухкомпонентной системы 1) постройте диаграмму фазового состояния (диаграмму плавкости) системы А —В 2) обозначьте точками / — жидкий расплав, содержащий а % вещества А при температуре Тй II — расплав, содержащий а % вещества А, находящийся в равновесии с кристаллами химического соединения III — систему, состоящую из твердого вещества А, находящегося в равновесии с расплавом, содержащим Ь % вещества А IV — равновесие фаз одинакового состава V — равновесие трех фаз 3) определите состав устойчивого химического соединения 4) определите качественный и количественный составы эвтек-тик 5) вычертите все типы кривых охлаждения, возможные для данной системы, укажите, каким составам на диаграмме плавкости эти кривые соответствуют 6) в каком фазовом состоянии находятся системы, содержащие с, е % вещества А при температуре Т Что произойдет с этими системами, если их охладить до температуры Т 7) определите число фаз и число условных термодинамических степеней свободы системы при эвтектической температуре и молярной доле компонента А 95 и 5 % 8) при какой температуре начнет отвердевать расплав, содержащий с % вещества А При какой температуре он отвердеет полностью Каков состав первых кристаллов 9) при какой температуре начнет плавиться система, содержащая й % вещества А При какой температуре она расплавится полностью Каков состав первых капель расплава 10) вычислите теплоты плавления веществ А и В 11) какой компонент и сколько его выкристаллизуется из системы, если 2 кг расплава, содержащего а % вещества А, охладить от Тх до Г, [c.247]

Рис. УП-2. Диаграмма фазового равновесия двухкомпонентной системы, образованной из двух частично смешивающихся жидкостей.

Рис. 5. Диаграмма равновесия двухкомпонентной азеотропной системы с максимумом давления (минимумом температуры кипения)

Рис. 106. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы без химических соединений с твердыми растворами неритектического типа и монотектическим равновесием ниже переходной точки.

Графическое представление фазовых равновесий (фазовые диаграммы). Изучение фазовых равновесий в более сложных случаях (несколько компонентов, несколько фаз) почти невозможно без применения графических методов. Равновесие в одно- и двухкомпонентных системах достаточно легко можно представить на диаграмме (или на диаграммах) в прямоугольной системе координат. Когда число компонентов системы велико, графическое представление равновесий и интерпретация фазовых диаграмм затруднены. Ограничимся разбором общих правил построения фазовых диаграмм и рассмотрим несколько простых типичных примеров. Составление диаграмм обычно основывается на принципах соответствия и непрерывности (Курнаков [21]). [c.184]

На рис. 44 представлен тип диаграммы состояния двухкомпонентной системы А—В с эвтектикой (без бинарных химических соединений и твердых растворов). Рассмотрим путь кристаллизации расплава состава а. Прежде всего определим, что конечными фазами кристаллизации любого бинарного состава в этой системе будут компоненты А и В, а кристаллизация всех подобных составов будет заканчиваться при эвтектической температуре 4 в точке эвтектики. При понижении температуры от точки а до будет происходить только охлаждение расплава. При достижении температуры ликвидуса tb жидкая фаза (расплав) состава Ь окажется насыщенной по отношению к компоненту А (в области IKteE в равновесии с жидкостью находятся кристаллы А, что указывается на диаграмме соответствующим обозначением А + ж) и последний при дальнейшем охлаждении будет кристаллизоваться из расплава. Состав жидкой фазы будет изменяться при этом по кривой ликвидуса от точки Ь к точке Е (система моновариантна). При достижении эвтектической температуры 4 жидкость, отвечающая эвтектическому составу Е, кристаллизуется с одновременным выделением кристаллов А и В, поскольку точка Е принадлежит одновременно обеим кривым ликвидуса txE и t E) и, следовательно, жидкость состава Е насыщена по отношению к обоим компонентам. При этом пока не исчезнет вся жидкая фаза, температура 4 и состав (Е) жидкой фазы будут оставаться постоянными, поскольку система при этих параметрах инвариантна (температура при отводе от системы теплоты будет поддерживаться постоянной за счет выделения теплоты кристаллизации). Кристаллизация закончится в точке эвтектики Е. [c.223]

Обоснование основных типов диаграмм состояния двухкомпонентных систем при помощи кривых концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала. Выше отмечалось, что сочетание различных видов двухфазных и трехфазных равновесий позволяет вывести все принципиально возможные типы диаграмм фазового равновесия. Покажем это на примере некоторых важнейших диаграмм. Рассмотрим фазовые соотношения в системе с наличием трехфазного эвтектического равновесия. [c.283]

Во время простой (дифференциальной) дистилляции образующийся при кипении жидкости пар сразу удаляется и по возможности конденсируется. Ход такой дистилляции можно понять при помощи диаграммы равновесия двухкомпонентной системы (рис. 12-35). Над жидкостью состава С поднимается пар состава Р, который удаляется из куба. Так как этот пар богаче более летучим компонентом, то по мере удаления пара состав жидкости постепенно передвигается по кривой к точке Сь В дальнейшем ходе процесса жидкость продолжает изменять свой состав. В конечном результате получится жидкость состава С и смесь паров [c.628]

Дифференциальное уравнение Ван-дер-Ваальса. В наиболее общем виде принцип смещения вдоль линии фазового равновесия дан Ван-дер-Ваальсом, который получил дифференциальное уравнение двухфазного равновесия в двухкомпонентной системе. Уравнение Ван-дер-Ваальса в сочетании с условиями стабильности, выведенными Гиббсом, позволяет дать исчерпывающую характеристику термодинамических свойств двухфазных систем. На его основе возможно рассмотрение и анализ диаграмм состояния, в связи с чем мы остановимся на его обосновании более подробно. [c.228]

Диаграммы фазовых равновесий двухкомпонентной системы позволяют не только описать фазы, сосуществующие при данных температуре и составе, но и определить количественные соотношения между ними. Например, из раствора состава у (см. рис. 9.2), охлажденного до температуры, обозначенной точкой g, [c.418]

В простейшем случае, когда компоненты А и В не образуют между собой ни твердых растворов, ни соединений, диаграмма равновесия двухкомпонентной системы имеет вид, представленный на фиг. 13. [c.17]

Рис. 1-4. Построение диаграммы фазового равновесия двухкомпонентной системы, не образующей твердых растворов, по кривым охлажде-

Проверяя принцип соответствия на диаграмме состояния двухкомпонентной системы с одним химическим соединением, видим, что он выполняется в случае образования химического соединения, которое при плавлении частично диссоциирует кристаллическому химическому соединению, находящемуся в равновесии с расплавом, отвечает непрерывная кривая ba (рис. ХП1, 7). [c.395]

Естественно, что монотектическое и синтектическое трехфазные равновесия вносят самостоятельный элемент в общую картину фазового равновесия двухкомпонентной системы, отличающейся разрывом растворимости в жидком состоянии, поскольку они завершаются стабилизацией либо одного (рис. 56,а), либо двух (рис. 56,6) двухфазных равновесий с участием жидких фаз, способных при дальнейшем охлаждении кристаллизоваться и, следовательно, формировать другие трехфазные равновесия — уже эвтектического либо перитектического типа. Варианты фазовых диаграмм при наличии в системе купола расслаивания и трехфазных монотектического и синтектического равновесий показаны на рис. 57 и 58. При наличии в системе двух трехфазных равновесий— монотектического и перитектического (рис. 57), разумеет-292 [c.292]

Плоскость диаграммы состояния двухкомпонентной системы делится на фазовые области, границами которых служат линии, пересекающиеся в точках. Число степеней свободы двухкомпонентной конденсированной изобарической системы определяется из выражения уел —К—Ф+1 = 3—Ф. Отсюда следует, что если оба компонента образуют одну фазу —раствор (твердый или жидкий), то система условно дивариантна (Ф=1, /=2). Если в равновесии находятся две фазы (две жидкие, жидкая и твердая или две твердые), то система условно моновариантная (Ф = 2, /=1). Наконец, если число фаз, находящихся в равновесии, равно трем (две жидкие и одна твердая, одна жидкая и две твердые, три твердые), то система условно инвариантна (Ф=3, /=0). Число фаз в равновесной конденсированной изобарической системе, состоящей из двух компонентов, не может быть больше трех. Отсюда следует также, что в фазовых областях диаграмм состояния двухкомпонентных систем могут находиться либо одна, либо две фазы. Границы фазовых областей находят, определяя экспериментально положение разделяющих их линий моновариантных равновесий эти линии пересекаются в точках инвариантных равновесий. [c.131]

Рис. 108. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы без химических соединений с непрерывными твердыми растворами и синтектическим равновесием.

Независимых факторов, влияющих на равновесие в двухкомпонентной системе, три температура I, давление Р и концентрация одного из компонентов в смеси с другим (концентрация второго компонента является величиной, зависящей от концентрации первого С-2 = 1 — С ). Следовательно, полностью такая система может быть представлена в пространственной диаграмме с тремя координатными осями (/, Р, С). Однако для систем жидкость — твердое вблизи температур плавления рассматривают равновесие при постоянном давлении. Также при постоянном давлении рассматривают фазовое равновесие в системе газ — жидкость, получая в обоих случаях диаграммы состав — температура, простейшие виды которых представлены на рис. 17 и 18. [c.76]

Здесь Ф — число фаз, К —число компонентов, т. е. различных, по химическому составу веществ, С — число степеней свободы,, т. е. число интенсивных термодинамических параметров, которые могут меняться в системе при условии, что число фаз остается неизменным. В качестве приме ра рассмотрим однокомпонентную систему, К=1. Если имеется лищь одна фаза, то, согласно уравнению (352), число степеней свободы равно 2. Это может быть температура и давление либо жидкости, либо газа либо твердой фазы. При равновесии двух фаз С = 1. Если, например, задано давление пара, то температура кипения есть функция давления пара. Если одновременно сосуществуют три фазы (тройная точка), то С = 0. Следовательно, тройная точка одного вещества характеризуется единственным набором значений темпвратур,ы и давления. В четверной же точке (четыре фазы) для однокомпонентной системы число степеней свободы было бы равно —1, следовательно, равновесие четырех фаз в такой системе невозможно. Для серы, например, не существует состояния, при котором одновременно находились бы в равновесии две твердые фазы (ромбическая и моноклинная сера) — жидкость и пар. Четверная точка наблюдается только на диаграммах состояния двухкомпонентных систем. [c.278]

В двухкомпонентной системе одновременно могут существовать только четыре фазы две твердые (по одной для каждого компонента), одна жидкая (расплав) и одна газообразная (смесь насыщенных паров обоих компонентов). Максимальное количество степеней свободы в этих системах три. К ним относятся те же факторы, что и в одно компонентных системах,— давление и температура кроме этого, в качестве третьего условия прибавляется концентрация обоих компонентов, изменение которой при соответствующих условиях меняет равновесие системы. Исходя из этого, диаграмму равновесных состояний такой системы следовало бы изобразить при помощи трех координатных осей. В таком виде диаграмма должна была бы иметь пространственное построение. [c.260]

Система СаО—SiO . По сравнению с рассмотренными двухкомпонентными системами система СаО—SiOg является более сложной. Диаграмма ее фазовых равновесий представлена на рис. 93, а численная характеристика приведена в табл. 21. [c.271]

Рис. 124. Зависимость константы равновесия н-бутана при 289 К от общего давления Рис. 125. Диаграмма состояния двухкомпонентной системы

Следовательно, в двухкомпонентой системе число фаз, одновременно находящихся в равновесии, не может быть больше четырех (С = О, если Ф = 4), а максимальное число независимых параметров состояния системы равно трем — давление, температура и концентрация Xj одного из компонентов (С =3, если Ф =1). При выбранных параметрах системы (Р, Т, Xi), если концентрации (массовое или молярное содержание) выражены в процентах или долях, состояние двухкомпонентной системы и равновесие в ней фаз можно изобразить с помощью трехмерной диаграммы, так как при таком способе выражения состава на одной оси можно отложить концентрации обоих [c.337]

I. Дана зависимость составов жидкой фазы и находящегося с ней в равновесии пара от температуры для двухкомпонентной жидкой системы А — В при постоянном давлении. Молярный состав жидкой фазы X и насыщенного пара у выражен в процентах вещества А. По приведенным данным 1) постройте график зависимости состава пара от состава жидкой фазы при постоянном давлении 2) постройте диаграмму кипения системы А—В 3) определите температуру кипения систе- [c.224]

Основываясь на известных диаграммах дистилляционного равновесия, можно сделать вывод, что изотерма двухкомпонентной системы растворитель R — инертный газ G будет и.меть ход, показанный на рис. V-107. Как правило, температура процесса выше критической температуры инертного газа. Изотермы двухкомпо- [c.454]

При охлаждении эвтектики происходит изотермическая кристаллизация всей системы при Кривая охлаждения эвтектики 5 имеет одну горизонтальную площадку, соответствующую 4-На рассматриваемой фазовой диаграмме процесс кристаллизации эвтектики изображается точкой Е. Число степеней свободы кристаллизующейся эвтектики равно С = 2+1 — 3 = 0. Это значит, что трехфазное равновесие в конденсированной двухкомпонентной системе возможно только при одном единственном значении состава и температуры, т. е. в точке. [c.197]

Равновесие между твердой двухкомпонентной системой и ее расплавом также можно описать при помощи диаграммы. Нан более часто используют диаграмму плавления в координатах температура — мольная до- [c.287]

Рассмотрение двух кривых концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала в изобарическом сечении дает картину, показанную на рис. 46. Проведя общую касательную и учитывая, что значения свободной энергии Гиббса внутри интервала концентраций между сосуществующими фазами всюду ниже изобарно-изотермического потенциала каждой из фаз в отдельности, заключаем, что в указанном интервале при данных значениях температуры и давления устойчива смесь равновесных фаз, и изобарный потенциал смеси определяется по правилу аддиатив-ности. Мы уже отмечали, что в конденсированных системах роль давления сравнительно невелика и в известных пределах ею можно пренебречь. В этом случае для двухкомпонентных систем в качестве параметров состояния, определяющих характер фазовой диаграммы на плоскости, остаются температура и концентрация. Закрепляя один из этих параметров, получаем возможность для установления четкой зависимости изобарно-изотермического потенциала от другого параметра. Анализируя относительное расположение этих зависимостей для различных фаз, получаем способ установления характера фазового равновесия в системе. [c.264]

Сочетание различных видов двухфазных и трехфазных равновесий приводит к различным фазовым соотношениям в системе и, следовательно, к различным видам диаграмм состояния. Возможные видоизменения характера кривых моновариантного равновесия при сочетании друг с другом различных фазовых областей в пределах одной диаграммы фазового равновесия весьма многообразны. Оставаясь в рамках классического термодинамического рассмотрения, мы не можем ответить на вопрос о том, какой из вариантов возможен при данных значениях параметров состояния. Однако, полагая в системе наличие того или иного характера изменения температуры плавления компонентов при взаимном добавлении их друг к другу, а также полагая наличие или отсутствие непрерывных растворов либо разрыва растворимости в твердом или в жидком состоянии, мы можем чисто термодинамически, притом строго, хотя и качественно, вывести возможные варианты фазовых диаграмм, которые являются праобразами диаграмм состояния, получаемых экспериментально. Ниже рассмотрим вывод основных вариантов диаграмм состояния двухкомпонентных систем, базируясь на описанных выше принципах обоснования двухфазных и трехфазных равновесий при помощи кривых концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала. [c.283]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология