Диаграмма равновесия для бинарных 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]

Фазовые превращения в бинарной системе могут быть представлены трехмерной диаграммой, координатами которой являются температура, давление и мольная доля. На рис. 4.1 показана подобная диаграмма для бинарной системы в области, где существуют только пар и единственная жидкая фаза. Полная диаграмма для бинарной системы будет включать область равновесия между твердыми и жидкими фазами, а также, возможно, область частичного смешивания двух жидкостей. Правая сторона диаграммы на рис. 4.1 — это просто график зависимости давления пара от температуры для толуола, а левая сторона — такой же график для бензола. Верхняя искривленная поверхность внутри параллелепипеда показывает общее давление пара как функцию температуры и мольной доли толуола в жидкости она обозначена буквой I. Нижняя искривленная поверхность, на которую нанесены пунктирные линии и большая часть которой скрыта, изображает состав пара, равновесного с жидкостью, и обозначается буквой и. Пунктирные линии являются кривыми давления пара для растворов, в которых мольная доля толуола равна 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8. При условиях, соответствующих точкам выше поверхности I, существует только жидкая фаза, а в точках ниже поверхности V — только пар при условиях, соответствующих точкам в области между этими поверхностями, пар и жидкость сосуществуют. [c.107]

Диаграммы равновесия жидкость—пар в бинарных системах. Первый закон Коновалова. Фракционная перегонка [c.194]

Равновесие жидкость—пар в бинарной системе кислород— аргон. Точная диаграмма равновесия тройной системы кислород—аргон—азот может быть построена только при наличии надежных данных по фазовым равновесиям трех бинарных систем кислород—азот, кислород—аргон и аргон—азот. Из этих трех систем наиболее подробно была изучена система кислород— азот, и данные по равновесию ее фаз имеются в ряде работ [36 38 57]. Поскольку летучесть кислорода значительно [c.14]

Цель работы — построение диаграммы равновесия жидкость — пар бинарной системы в координатах температура кипения — состав. Для этого следует определить температуры кипения растворов и чистых веществ, а также состав пара, находящегося в равновесии с жидкостью определенного состава при температуре кипения. [c.95]

Рассмотрим более подробно свойства фазовых диафамм жидких бинарных растворов, которые могут неограниченно смешиваться в любых мольных соотношениях. В качестве примера на рис. 11.2 приведена диаграмма температура — состав системы толуол — бензол при фиксированном давлении. Кривые фазового равновесия построены по формулам (11.15) в предположении идеальности системы. Эти кривые очень близки к экспериментальным. Видно, что обе кривые образуют фигуру, называемую линзой ( сигарой или рыбкой ). [c.187]

До сих пор в лаборатории наиболее распространен метод очистки жидкостей простой перегонкой, проводимой в колбах Вюрца. Суть процесса заключается в постепенном испарении жидкости с непрерывным отводом и конденсацией образующихся паров. Ход простой перегонки бинарной системы можно проследить на диаграмме равновесий жидкость — пар (рис. V. 14). Если исходить из жидкости состава то первая порция образовавшегося пара будет иметь состав x K Будучи сконденсированным нацело, этот пар превратится в жидкость того же состава [точка на оси абсцисс], которая затем удаляется из системы. В результате конденсации и удаления из системы какого-то количества дистиллята содержание легколетучего компонента в жидкости уменьшится, и она будет иметь теперь состав х - , а равновесный с ней пар — состав х . Точки составов дистиллята, собранного во время испарения жидкости, которое вызывает изменение ее состава от х до расположатся между точками и С помощью такого постепенного испарения раствора и удаления дистиллята можно достичь смещения точки состава жидкости практически к началу координат, т. е. добиться получения в колбе почти чистого труднолетучего компонента, освобожденного от низкокипящих примесей. [c.279]

На рис. 89 изображена типичная диаграмма состояния бинарной системы, компоненты которой ограниченно растворимы в твердой фазе. Диаграмма разделяет области сосуществования жидкой смеси компонентов с твердыми растворами а и р, а также область сосуществования двух твердых растворов а и Р при температурах ниже Т . При этой температуре и относительном содержании компонентов х , отвечающем точке А, в равновесии находятся три фазы твердый раствор а, твердый раствор Р и жидкая смесь состава а ,. Отвечающая этой точке смесь твердых фаз имеет такой валовый состав х , как [c.255]

На рис. V. 48 приведены примеры обычных диаграмм фазового равновесия в системах, содержащих один и два бинарных азеотропа с минимумом температуры кипения и максимумом давления. На их проекциях хорошо видны лощины и хребты (штриховые линии), порождаемые на поверхностях температур кипения или давления бинарными азеотропами. При этом хребет на поверхности давлений соответствует впадине на поверхности температур кипения и, наоборот, впадина на поверхности давлений сопровождается наличием хребта на поверхности температур. Рис. V. 49 изображает фазовые равновесия в системе, имеющей тройной азеотроп с минимумом температуры кипения и максимумом давления пара. [c.325]

Рис. 3.5. Диаграмма фазового равновесия бинарной системы с верхней критической температурой смешения

Равновесие в бинарных системах. При экстракции неорганических веществ обычно удается подобрать экстрагенты, практически нерастворимые в водной фазе например, растворимость широко применяемого экстрагента — трибутилфосфата — в воде составляет около 0,02 вес. %. Это значительно упрощает регенерацию экстрагента, а при расчетах позволяет пользоваться, наиболее простой пря.моугольной диаграммой равновесия у — х. [c.525]

На рис. IX-9, а приведена диаграмма равновесия бинарной системы, компоненты которой образуют непрерывный ряд твердых растворов. Температурам начала кристаллизации соответствует кривая ликвидуса HGF, а температурам полной кристаллизации — линия солидуса HBF. Выше линии ликвидуса система находится в расплавленном состоянии, а ниже линии солидуса—в твердом состоянии. В области между обеими линиями система содержит обе фазы. [c.437]

Рис. 4.2. Диаграмма фазового равновесия бинарной системы, не образующей твердых растворов

На рис. IX-9, б приведена диаграмма равновесия бинарной системы, компоненты которой взаимно нерастворимы в твердом состоянии. Линия ликвидуса HEF состоит из двух ветвей, пересе-кающихся в эвтектической точке Е на линии солидуса NEM. [c.437]

Какой бы тип треугольника ни был выбран для выражения состава сплавов, вся трехмерная модель будет представлять собой прямую призму, гранями которой будут три бинарные системы. Если в качестве концентрационного треугольника применяется равносторонний треугольник (см. рис. 171), то линия АВ будет представлять собой ряд сплавов с переменным содержанием компонентов А и В, не содержащих С, и на грани призмы, идущей от АВ, будет видно влияние температуры на структуру сплавов металлов А и В следовательно, эта грань представляет собой диаграмму равновесия бинарной системы А—В. Остальные две грани призмы также представляют собой диаграммы равновесия бинарных систем АС и ВС (все три бинарные системы представлены в одном масштабе). Если применяется прямоугольный треугольник (см. рис. 173), то вертикальные грани призмы, идущие из ОВ и ОС, представляют собой бинарные системы А—В и А—С в одинаковом масштабе, в то время как грань, идущая от линии ВС представляет собой бинарную систему В—С в другом масштабе, так что этот метод неудобен при рассмотрении всей системы А—В—С. [c.315]

Боуэн и Шерер опубликовали предварительную диаграмму равновесия тройной системы кремнезем— глинозем — окись калия в области смесей с содержанием кремнезема более 40 /о (фиг. 504). Никаких кристаллических растворов ни в одной части диаграммы не образуется замечательны неустойчивые выделения кристобалита вместо тридимита, особенно в бинарном сечении лейцит — кремнезем и вблизи него. Кристаллизация при температуре ниже 1345°С из кремнеземистых расплавов в обезвоженном состоянии достигалась с таким трудом, что приходилось прибегать к интерполяции по данным тройных составов, лежащих не слишком близко к соединительной линии лейцит — кремнезем. Кварц никогда не кристаллизуется легко из сухих расплавов таких составов, из которых он мог бы выделиться в качестве первичной кристаллической фазы. Вследствие этого можно было определить данные только для метастабильного ликвидуса тридимита. Также наблюдался неустойчивый Р-глинозем одновременно с устойчивым корундом однако при длительном нагревании р-АЬОз исчезал. Особенно характерны в этой системе чрезвычайно плоская поверхность области первичной кристаллизации ортоклаза и очень крутой подъем температуры в соседнем поле муллита. Точка бинарной эвтектики [c.473]

Вид диаграмм равновесия рассматриваемой системы зависит от ее составляющих бинарных систем. Здесь могут встретиться следующие случаи один из бинарных расплавов состоит из компонентов с неограниченной взаимной растворимостью, а два других — из компонентов с ограниченной растворимостью две пары компонентов обладают неограниченной растворимостью, а одна ограниченной все три пары компонентов обладают ограниченной растворимостью друг в друге. [c.39]

Диаграммы равновесия жидкость — пар в бинарных системах 195 [c.195]

Для обнаружения несистематических погрешностей опытных данных о равновесии в бинарных системах эти данные изображаются в виде диаграмм, выражающих зависимость состава пара от состава жидкости (кривые у—х) и зависимость температур или давлений при кипении и конденсации соответственно от состава жидкости и пара (кривые t—х, у или Р—х. у). Разброс точек дает возможность судить о величине случайных погрешностей. Для качественной проверки Бушмакиным [177] был рекомендован способ проверки с помощью зависимости коэффициента относительной летучести а от х. Достоинство этого метода заключается в чувствительности а к колебаниям. составов пара и жидкости. Однако для области малой концентрации одного из компонентов это превращается в недостаток, так как небольшие абсолютные погрешности в определении составов фаз вызывают большое отклонение величины а. [c.155]

Если на график теплосодержание — состав нанести изотермы (1.118) и (1.119) и при помощи данных парожидкого равновесия t — х,у провести кривые насыщения фаз, то получится равновесная энтальпийная диаграмма данной бинарной системы (рис. 1.14). [c.56]

Рис. 20. Диаграмма равновесия бинарной системы при иостояцной температуре.

Теперь остановимся на свойствах критических состояний в бинарных системах, которые удобно изучать на примере равновесий жидкость — жидкость (рис, V. 24). Согласно условиям равновесия Т, р п химические потенциалы компонентов в сосуществующих фазах (D и С) одинаковы. Вместе с тем условия устойчивости требуют, чтобы увеличение концентрации компонента сопровождалось возрастанием его химического потенциала, если фаза стабильна, и его уменьшением, если она лабильна. Поэтому в областях диаграммы (рис. V.24), расположенных справа, слева и выше кривой растворимости, соответствующих существованию гомогенного раствора, химический потенциал увеличивается при прибавлении компонента в систему (кривые МС и DN). Однако внутри между кривыми, характеризующими состояние однофазной и двухфазной систем, располагается небольшая область метастабильных состояний, образуемых пересыщенными растворами компонента А в веществе Б и В в А. [c.292]

V. 7.1- Типы диаграмм равновесия твердая фаза — расплав в бинарных системах [c.294]

Наиболее распространены системы с расслаиванием одной пары компонентов (случай 1). Рассмотрим их более подробно (рис. V. 45). Точки С и О соответствуют двуслойной бинарной системе, состоящей из двух взаимно насыщенных растворов. Если к раствору такой бинарной системы (состава хс ) прибавляется третий компонент (С), смешивающийся с первыми двумя во всех отношениях, то при этом образуется тройная система (О, распадающаяся на два слоя, находящихся в равновесии при данных Тир. Состав этих слоев определяется двумя точками, расположенными на бинодали (/] и и). Сопряженные растворы 1 и /г. т и /П2 и т. д. соединены нодами. Все смеси, составы которых можно обозначить точками на одной и той же ноде, при данной температуре имеют один и тот же состав слоев, хотя относительные количества этих слоев различны (их можно найти по правилу рычага). Если бы третий компонент распределялся равномерно между двумя другими, то ноды на диаграмме проходили бы параллельно основанию. В большинстве же случаев растворимость этого компонента в обоих слоях бывает неодинаковой, поэтому ноды располагаются наклонно по отношению к основанию треугольника. С увеличением концентрации компонента С длина нод становится короче. Это указывает на то, что составы слоев сближаются и в критической точке К становятся одинаковыми, т. е. система превращается в гомогенную. Так как ноды не являются параллельными основанию, то и точка К не находится на вершине бинодали. [c.321]

В [4] предложен простой метод, с помощью которого коэффициенты теплоотдачи в бинарных системах можно рассчитать по данным для чистых компонентоа. Метод иллюстрируется на рис. 2. В его верхней части изображена диаграмма равновесия для системы А — В, пока-зьшающая зависимость мольной доли компоненты В в паровой фазе (у) от его мольной доли в жидкой фазе (х) при ностоянном давлении. На нижней части рисунка показана разность температур поверхуюсти иагрева Т .д, и парообразования Т ц1(х), соответствующая составу жидкости (х). Кривая Й) проходит через [c.415]

При обычной т ристаллизации равновесие между жидкой и твердой фазами для ароматических углеводородов С а может быть классифицировано как твердое тело — нерастворимая эвтектическая система. Фазовая диаграмма для бинарной системы и-ксилол — ле-ксилол (рис. 3.21) является характерной для систем этого типа. Если смесь равных количеств п- и л -ксилола охладить до —14 С, то начнут выделяться кристаллы га-ксилола (температура начала кристаллизации смеси). По мере снижения температуры будут выкристаллизовываться дополнительные количества г-ксилола поэтому содержание его в маточном растворе станет прогрессивно снижаться. Состав маточного раствора по мере снижения температуры начнет изменяться в соответствии с кривой температуры начала кристаллизации (см. рис. 3.22, с. 96) до приближения к эвтектической точке, равной —52,7 °С. При этой температуре в маточпом растворе содержание компонентов будет следующим п-ксилол 12,5 Л1-КСИЛ0Л 87,5 мол. %. Если температуру дополнительно снизить и отвести необходимое количество тепла, то вся система затвердеет. Расчет показывает, что из смеси, состоящей из 50 мол. % п-ксилола и 50 мол. % л4-ксилола, отбор п-ксилола может составлять 40 мол. % на сырье или 86% от его потенциального содержания в сырье. [c.94]

Хотя фазовая диаграмма для бинарной системы трехмерна (см. рис. 35.1), границей между двумя фазами в равновесной системе является поверхность. Сечение полной фазовой диаграммы, например сечение плоскостью температура —состав на рис. 35.1, пересекает эту поверхность по кривой. Выбор на этом пересечении температуры или состава полностью определяет равновесие. [c.171]

Из предыдущих разделов можно заключить, что построение полной диаграммы равновесия тройной системы — очень сложный процесс. При благоприятных обстоятельствах в некоторых системах бывает легко дифференцировать различные твердые фазы и увязать их с соответствующими частями поверхности ликвидус. В других системах при построении диаграммы равновесия может встретиться много трудностей. Так, в бинарной системе алюминий — хром существуют две фазы, состав которых выражается формулами СгАЬ и СггЛЬь Рентгенограммы этих фаз очень схожи и отличаются только несколькими слабыми линиями. Реактив для травления, устанавливающий ясное различие между этими двумя фазами, неизвестен. Длительное изучение может дать исследователю возможность установить небольшое характерное различие, но тем не менее отличить эти фазы одну от другой методом микроскопического анализа очень трудно, и поэтому их выявление в тройных сплавах А1-Сг-Х может оказаться невозможным. В таком случае очень ценным является метод выделения из сплава отдельных фаз. [c.374]

В. Г. Фастовский и Ю. В. Петровский [1471, основываясь на результатах исследования фазового равновесия бинарных систем Аг—Ог, Аг—N2 и О2—N2, решили уравнение Ван-Лаара для трехкомпонентной системы Аг—N2—О2 при давлении 1,2 атм. Опытным путем были определены температура и составы жидкости и пара для 14 смесей с различным содержанием компонентов при том же давлении. Опытные данные хорошо согласовывались с расчетными, что дало основания для использования уравнения Ван-Лаара при построении треугольной диаграммы равновесия в системе Аг—N2—О2 при давлении 1,2 атм (рис. 2. 18). [c.81]

Влияние молекулярного строения на адсорбируемость. На рис. 3 изобрантена диаграмма равновесия для адсорбции ряда бинарных углеводородных систем на силикагеле [20]. В порядке уменьшения степени разделения эти системы располагаются следуюш,им образом а-метилнафталин — декалин, толуол — н-геп-тан, бензол — диамилнафталип, толуол — 1- [c.143]

На основании материального баланса определяются составы кубовой жидкости и дистиллата. Из точек на диагонали диаграммы 91, а и 91,6, отвечающих составу кубовой жидкости, проводится рабочая линия с углом наклона, определяемым соотношением расходов жидкости и пара на тарелке, расположенной над кубом. Затем путем графического построения определяются концентрации уксусной кислоты и воды. Концентрация этилацетата 01пределяется по разности. На ближайших к кубу тарелках концентрация этилацетата в рассматриваемом примере мала, поэтому конценГрации уксусной кислоты и воды определяются ступенчатым построением между рабочей линией и кривой равновесия для бинарной системы уксусная кислота— вода. Начиная с тятой тарелки, содержание этилацетата достигает величины, при которой он существенно влияет на условия фазового равновесия. Соответственно с этим изменяется характер построения. Как видно из рис. 91, концентрация уксусной кислоты по высоте колонны все время убывает. Концентрация же воды до восьмой тарелки возрастает, а затем резко падает, приближаясь к величине, отвечающей составу азеотропа этилацетат—вода. На вышележащих тарелках относительное содержание воды и этилацетата сохраняется таким же как в азеотропе, образуемом этими веществами. [c.236]

То, что фазовые реакции в принципе возможны, видно на примере равновесия жидкость — пар в однокомпонентной системе. При постоянных Т а Р можно за счет подвода или отвода теплоты при одновременном изменении объема перевести любое количество жидкости в пар и пара в жидкость. То, что фазовые реакции возможны не при любых условиях, показано ка рис. 16, представляющем равновесное испарение бинарной системы при Р=сопз1, т. е. диаграмму кипения. В этом случае компонент 2 в жидкости всегда обладает более высокой концентрацией, чем в сосу- [c.146]

Ранее было показано, что иа диаграмме у—х, которая обычно используется для графического расчета чис.па тарелок, каждой температуре (при постоянном давлении) в случае бинарной системы соответствует одна точка, а все возможные изменения температуры характеризуются одной кривой равновесия фаз. Для трохкомпо-неитпой системы каждой температуре соответствуют уже две точки, а системе, состоявшей из п компонентов, п—1 точек. [c.189]

На диаграмме состояний однокомпонентной системы существует лишь одна рфитиче-ская точка, в бинарных системах существуют линии критических точек (критические кривые), при этом возможны критические точки равновесия жидкость - газ, двух жидких фаз, дв)- газовых или твердых фаз. Переход системы из однофазного состояния в двухфазное вне критической точки, и изменение состояния в самой критической точке существенно различаются В первом случае при расслаивании на две фазы переход начинается с появления небольшого количества (зародыша) второй фазы, свойства которой отличаются от свойств первой фазы, что сопровождается выделением или поглощением теплоты ФП. Поскольку возникновение зародышей приводит к появлению поверхности раздела фаз и поверхностной энергии, цля его рождения требуется определенная энергия. Это означает, что такой переход (1-го рола) может начаться лишь при некотором переохлаждении (перегреве) вещества, способствующем появлению устойчивых зародышей новой фазы. [c.21]

Возможны такие химические соединения, которые плавятся с разложением, образуя не только жидкость, но и кристаллы одного из компонентов. Поскольку равновесие трех фаз бинарной системы нонвариантно, ему соответствует постоянная температура. Примером системы веществ, образующих неустойчивое химическое соединение, является сплав меди с ртутью. На рис. 9.8 изображена диаграмма плавкости системы подобного рода. Перитектическая точка Р отвечает температуре, выше которой химическое соединение М существовать не может. Смеси, содержащие компонента В больше, чем в перитектическом сплаве, плавятся с разложением М. Области существования различных фаз системы указаны на рисунке. [c.165]

Рассмотрим более подробно диаграмму плавкости такого типа для бинарной системы, когда компоненты растворяются один в другом в жидком состоянии и не растворяются в твердом (рис. VIII.7). Начнем с точки а, соответствующей чистому компоненту А в жидком состоянии. Здесь система обладает условно одной степенью свободы — при потере или приобретении теплоты изменяется температура без изменения числа фаз. Если в начальной точке а теплота теряется системой, ее фигуративная точка движется вниз по направлению к точке а, в которой система условно инвариантна. Здесь жидкий компонент А может находиться в равновесии с А в твердом состоянии. Поэтому, например, при выделении теплоты температура будет оставаться постоянной до тех пор, пока вся жидкость не закристаллизуется. После этого потеря теплоты будет связана с понижением температуры и фигуративная точка системы движется в направлении а", что означает охлаждение уже твердого А. [c.298]

В простейшем случае жидкость является идеальным раствором, а паровая фаза — смесью идеальных газов. Изотермическая диаграмма равновесия жидкость — газ имеет вид, изображенный на рис. 140, где линии Аа, ВЬ и Сс представляют давления паров чистых компонентов. На гранях призмы построены кривые равновесия жидкость — пар соответствующих бинарных систем. Плоскость кипящей жидкости асОЬЕ выражает зависимость давления пара от состава раствора, поверхность пара а1сОЬН характеризует состав сухого насыщенного пара. Проведя изобарное сечение ОСЬ НЕ, получим соединительные линии 0С (1ц) и ЕН ек) для соответствующих двойных систем. На плоскости ООНЕ между прямыми 0Е <1е) и 0Н(д11) находятся фигуративные точки, характеризующие при данных Р и Т равновесие жидкость — пар в тройных системах. [c.343]

Диаграмма равновесия жидкость — пар для той же системы в координатах температура — состав при Р = onst изображена на рис. 141 (концентрации в бинарной смеси АВ отложены в направлении, противоположном направлению на рис. 140).-Поверхности GbfaH и DbhaE характеризуют соответственно сухой насыщенный пар и кипящую жидкость. [c.344]

Как и в бинарных системах расплав — твердая фаза, трехкомпонентные равновесия подобного типа целесообразно рассматривать при р = onst, так как влияние его на температуру плавления и состав сосуществующих фаз сказывается лишь при очень сильных изменениях этого параметра. На практике (см. разд. V. 7) приходится встречаться с весьма разнообразными типами фазовых равновесий между жидкостью и твердым телом. В зависимости от природы составляющих их веществ, в таких системах могут быть эвтектические смеси, образовываться одно или несколько стойких или нестойких соединений, компоненты могут полностью или частично смешиваться в твердом состоянии, расслаиваться в жидком. Если учесть, что каждая тройная система включает в себя три бинарных, отличающихся друг от друга по видам зависимостей температур плавления от состава, то нетрудно представить себе как многообразны фазовые диаграммы трехкомпонентных систем. [c.328]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология