實驗二、二組分液-液平衡體系課件

二組分液－液平衡體系藥學(xué)實驗教學(xué)中心秦琴實驗二、二組分液-液平衡體系實驗?zāi)康?．繪制部分互溶雙液系（liquidpartiallymisciblesystem）的溶解曲線。2．從溶解度曲線確定二組分液－液體系的臨界溶解溫度。實驗二、二組分液-液平衡體系實驗原理“相似者相溶”的規(guī)律 組成、結(jié)構(gòu)、極性和分子大小近似的液體往往可以完全互溶。部分互溶雙液體系的特點 在一定的溫度和濃度范圍內(nèi)由于二種液體的相互溶解度有限而形成二飽和的液層，即在相圖中有雙液相區(qū)的存在。實驗二、二組分液-液平衡體系

從實驗上看，當(dāng)某一組分的量很少時，可溶于另一大量的組分而形成一個不飽和的均相溶液。然而當(dāng)溶解量達到飽和并超過極限時，就會產(chǎn)生兩個飽和溶液層，通常稱為“共軛溶液”。

共軛溶液:T一定時，部分互溶的溶液濃度超過一定范圍，體系分層形成兩個液相，當(dāng)溶解達到平衡時，這對彼此互相飽和的兩個溶液。

實驗二、二組分液-液平衡體系在定壓下溫度對兩種液體互溶成都的影響，可歸納為三種情況。 具有最高臨界溶解溫度的體系；具有最低臨界溶解溫度的體系； 同時具有最高和最低臨界溶解溫度的體系。實驗二、二組分液-液平衡體系(一)具有最高臨界溶解溫度的體系

這類體系的特點是相互溶解度隨溫度的升高而增加，以致達某一溫度時，二飽和液層組成相同，形成了單一的液層。再升溫時，無論組成如何，僅有單相區(qū)的存在。實驗二、二組分液-液平衡體系

當(dāng)體系處于t1（℃）時，向水中加酚，物系點將沿著t1水平線右移（即a→b→c

點）。最初少量酚可全部溶于水，成為均勻的酚在水中的不飽和溶液，繼續(xù)加入酚，當(dāng)達飽和后（如圖中的l1點），則加入的酚不再溶解，在體系中將形成另一新相l(xiāng)2－水在酚中的飽和溶液――其組成即為該溫度下水在酚中的溶解度。此時，隨著酚的加入，物系點由l1向l2移動，但兩飽和液層濃度保持不變，只是富水層（l1）量逐漸減少，富酚層（l2）量逐漸增加。當(dāng)物系點達l2時，富水層消失，此后隨著酚的增加而物系點右移（即l2→h→e→d

），l2右側(cè)的物系點又是單一液相，即水在酚中的不飽和溶液相。實驗二、二組分液-液平衡體系

由此可見相點l1和l2是一對共軛溶液，它們所對應(yīng)的濃度分別代表t1溫度下酚在水中的溶解度和水在酚中的溶解度。若升溫至t2，同理，必出現(xiàn)a′b′c′l1′相點代表酚在水中的不飽和溶液相，以及l(fā)2′h′e′d′相點代表水在酚中的不飽和溶液相。其中和又是另一對共軛溶液，其對于的濃度分別代表t2溫度下酚在水中溶解度以及水在酚中的溶解度。顯然的含量大于l1，而的含水量大于l2，意味著溫度升高，溶解度增加。若將表征不同溫度下的酚在水中溶解度的相點l1，，……以及相對應(yīng)的表征水在酚中溶解度的相點l2，,……

實驗二、二組分液-液平衡體系

聯(lián)結(jié)起來可構(gòu)成如圖5-19(b)所示溶解度曲線。左邊為酚在水中的溶解度曲線而右邊為水在酚中的溶解度曲線。不言而喻，線以外是單一液相區(qū)，以內(nèi)是兩相區(qū)（記為L1+L2），兩相區(qū)內(nèi)共軛相點連線如l1l2，稱為"結(jié)線"。盡管物系點可以在結(jié)線上移動，但兩層的組成不變，只是富水層與富酚層這兩層質(zhì)量分?jǐn)?shù)比（ω1:ω2）在滿足杠桿規(guī)則的條件下變化，如圖中兩相區(qū)內(nèi)的Q

點應(yīng)服從如下等式：

實驗二、二組分液-液平衡體系

從圖中還可看出，溫度愈高，兩共軛層組成愈靠近。當(dāng)溫度升至tc

時，共軛層組成相同會聚于曲線上的最高點c，tc（65.85℃）稱為水～酚液對的最高臨界溶解溫度或稱“上臨界點”、“最高會溶點”。在臨界溫度以上不存在分層現(xiàn)象，全濃度范圍內(nèi)都能互溶形成一液相。臨界溶解溫度越低，二液體間互溶性越好，故可應(yīng)用臨界溶解溫度來量度液對間的互溶性。屬于具有最高溶解溫度類型的體系，還有異丁醇～水，苯胺～水，正己烷～硝基苯等等。實驗二、二組分液-液平衡體系（二）具有最低臨界溶解溫度體系

此兩組分液體間的溶解度是隨溫度的降低而增加，且兩共軛層組成愈靠近，最終會聚于曲線最低點c′對應(yīng)的溫度tc'(18.5℃)稱為“最低臨界溶解溫度”或“下臨界點”“最低會溶點”，在此溫度以下就不存在分層現(xiàn)象而是互溶成均勻液相。其中c′l1為三乙基胺在水中的溶解度曲線。c′l2為水在三乙基胺的溶解度曲線，l1c′l2線以外只存在單一液相，線內(nèi)則是由兩共軛層組成的兩相區(qū)，而兩層的相對量同樣可用杠桿規(guī)則規(guī)定。實驗二、二組分液-液平衡體系（三）同時具有兩個臨界溶解溫度的體系

它酷似由前兩類曲線組合而成的環(huán)形線。在溶解度曲線的內(nèi)部是兩相區(qū)，外部為單相區(qū)，高溫時溶解度隨溫度增加，曲線最終會聚于c

點（tc=208℃），而低溫時溶解度隨溫度降低而增加，曲線最終會聚于另一點c′（t′c=60.8℃），tc和t′c分別稱為“最高與最低臨界溶解溫度”或“最高與最低會溶點”（或“上與下臨界點”）。在此二溫度之外，兩組分液體均能混溶成均勻單相。實驗二、二組分液-液平衡體系

本實驗主要驗證水－苯酚體系，它具有最高臨界溶解溫度。在常溫下將少量苯酚加入水中，它能完全溶解于水。若繼續(xù)加入苯酚，最終會達到苯酚的溶解度，超過溶解度，苯酚不再溶解，此時體系會出現(xiàn)兩個液層，一層是苯酚在水中的飽和溶液（簡稱水層），另一層是水在苯酚中的飽和溶液（簡稱苯酚層）。在定溫定壓下二液層達到平衡后，其組成不變。這時在T-X圖上有相應(yīng)的兩個點（a和b）。實驗二、二組分液-液平衡體系

恒壓下通過實驗測得不同溫度下兩液體的相互溶解度，由精確得到的一系列溫度及相應(yīng)組成的數(shù)據(jù)，就可以繪出此圖，找到最高點。實驗二、二組分液-液平衡體系實驗儀器與試劑燒杯:1000ml1個/組試管:25cm×18cm1個/組溫度計:0～100℃1/10刻度1支/組攪拌器:1個/組移液管:5ml、2ml各1支/組電爐：1臺/組苯酚：分析純實驗二、二組分液-液平衡體系實驗內(nèi)容在試管內(nèi)加入5g苯酚（稱量精確到0.1g，苯酚腐蝕性大，易潮解，稱量時應(yīng)小心），然后加入2.5ml蒸餾水保持管內(nèi)混合物的液面低于水浴的液面。將水浴加熱到80℃左右，同時攪拌混合液。當(dāng)混合物由混濁變?yōu)槌吻鍟r，讀取溫度。然后將套管連同試管提出水面，不斷攪拌，使混合液逐漸冷卻，記錄混合物由澄清變?yōu)榛鞚釙r的溫度。實驗二、二組分液-液平衡體系在試管中分批加入蒸餾水，每次加0.5ml，共5次，以后每次加1ml，在逐次加入水測定時，溶解度會先升高而后降低。當(dāng)此溫度越過一最高值后，每次加2ml蒸餾水，共2次，以后加4ml，直到溶解溫度降到40℃以下為止。實驗二、二組分液-液平衡體系數(shù)據(jù)記錄與處理計算每次加水后混合液中苯酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將各組成和對應(yīng)的溶解溫度列表。以