實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中心秦琴實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系實(shí)驗(yàn)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(diǎn) 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(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系

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

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

實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系在定壓下溫度對(duì)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(shí)具有最高和最低臨界溶解溫度的體系。實(shí)驗(yàn)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(diǎn)是相互溶解度隨溫度的升高而增加，以致達(dá)某一溫度時(shí)，二飽和液層組成相同，形成了單一的液層。再升溫時(shí)，無論組成如何，僅有單相區(qū)的存在。實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系

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

點(diǎn)）。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(dá)飽和后（如圖中的l1點(diǎn)），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(shí)，隨著酚的加入，物系點(diǎn)由l1向l2移動(dòng)，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(diǎn)達(dá)l2時(shí)，富水層消失，此后隨著酚的增加而物系點(diǎn)右移（即l2→h→e→d

），l2右側(cè)的物系點(diǎn)又是單一液相，即水在酚中的不飽和溶液相。實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系

由此可見相點(diǎn)l1和l2是一對(duì)共軛溶液，它們所對(duì)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(diǎn)代表酚在水中的不飽和溶液相，以及l(fā)2′h′e′d′相點(diǎn)代表水在酚中的不飽和溶液相。其中和又是另一對(duì)共軛溶液，其對(duì)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(diǎn)l1，，……以及相對(duì)應(yīng)的表征水在酚中溶解度的相點(diǎn)l2，,……

實(shí)驗(yàn)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L(zhǎng)1+L2），兩相區(qū)內(nèi)共軛相點(diǎn)連線如l1l2，稱為"結(jié)線"。盡管物系點(diǎn)可以在結(jié)線上移動(dòng)，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(diǎn)應(yīng)服從如下等式：

實(shí)驗(yàn)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(shí)，共軛層組成相同會(huì)聚于曲線上的最高點(diǎn)c，tc（65.85℃）稱為水～酚液對(duì)的最高臨界溶解溫度或稱“上臨界點(diǎn)”、“最高會(huì)溶點(diǎn)”。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(duì)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(shí)驗(yàn)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(huì)聚于曲線最低點(diǎn)c′對(duì)應(yīng)的溫度tc'(18.5℃)稱為“最低臨界溶解溫度”或“下臨界點(diǎn)”“最低會(huì)溶點(diǎn)”，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(duì)量同樣可用杠桿規(guī)則規(guī)定。實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系（三）同時(shí)具有兩個(gè)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(shí)溶解度隨溫度增加，曲線最終會(huì)聚于c

點(diǎn)（tc=208℃），而低溫時(shí)溶解度隨溫度降低而增加，曲線最終會(huì)聚于另一點(diǎn)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(huì)溶點(diǎn)”（或“上與下臨界點(diǎn)”）。在此二溫度之外，兩組分液體均能混溶成均勻單相。實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系

本實(shí)驗(yàn)主要驗(yàn)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(huì)達(dá)到苯酚的溶解度，超過溶解度，苯酚不再溶解，此時(shí)體系會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)液層，一層是苯酚在水中的飽和溶液（簡(jiǎn)稱水層），另一層是水在苯酚中的飽和溶液（簡(jiǎn)稱苯酚層）。在定溫定壓下二液層達(dá)到平衡后，其組成不變。這時(shí)在T-X圖上有相應(yīng)的兩個(gè)點(diǎn)（a和b）。實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系

恒壓下通過實(shí)驗(yàn)測(cè)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(diǎn)。實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系實(shí)驗(yàn)儀器與試劑燒杯:1000ml1個(gè)/組試管:25cm×18cm1個(gè)/組溫度計(jì):0～100℃1/10刻度1支/組攪拌器:1個(gè)/組移液管:5ml、2ml各1支/組電爐：1臺(tái)/組苯酚：分析純實(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)攪拌混合液。當(dāng)混合物由混濁變?yōu)槌吻鍟r(shí)，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(shí)的溫度。實(shí)驗(yàn)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(cè)定時(shí)，溶解度會(huì)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(shí)驗(yàn)二、二組分液-液平衡體系數(shù)據(jù)記錄與處理計(jì)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(duì)應(yīng)的溶解溫度列表。以