7.3.3 Равновесие в системе «жидкость  жидкость»

Система состоит из двух фаз и трех компонентов. Согласно правилу фаз Гиббса (К+2=Ф+N) количество компонентов К=3, количество фаз Ф=2, следовательно число степеней свободы N=1.

При проведении процесса температура не изменяется, а изменение давления в подобной системе практически не оказывает влияния на ход процесса. Поэтому в ней можно изменять концентрацию одной из фаз без нарушения равновесия.

При этом

,

где у – концентрация компонента А в растворителе С;

х – концентрация компонента А в растворителе В.

То есть данной концентрации распределяемого вещества х в одной фазе в состоянии равновесия соответствует определенная концентрация у^* вещества в другой фазе.

Равновесие в системе определяется законом распределения Нереста: При Т=const соотношение между концентрациями компонентов в двух жидкостях при равновесии постоянно: или для идеальных растворов: .

Вещество распределяется между двумя жидкостями в отношении m, не зависящем от его количества.

При полной взаимной нерастворимости участвующих в процессе фаз каждая из фаз будет представлять двухкомпонентный раствор. Тогда, откладывая равновесные составы по осям координат х-у при постоянных температуре и давлении, можно получить плоскую фазовую диаграмму, причем линия равновесия будет прямой, выходящей из начала координат.

На практике вышеуказанная равновесная зависимость не является прямой линией, поскольку вещества являются частично взаиморастворимыми. Такие системы называются реальными. Величина m определяется для каждого конкретного случая опытным путем.

Для реальных растворов существуют два варианта:

– полная нерастворимость В и С; экстракт и рафинат – двойная система, и линия равновесия при постоянной температуре представляет собой кривую, которая называется изотермой экстракции (рисунок 7.24). Равновесная кривая называется биноидальной;

– фазы В и С ограниченно растворимы, следовательно, появляется тройная система и линия равновесия представится на треугольной диаграмме (рисунок 7.25).

В

(7.31)