二元汽液平衡相圖(共沸)
圖(1)和圖(2)分別為T-x(y)和x-y相圖,其基本特征和普通二元相圖相似,整體由點(diǎn)、線和面構(gòu)成。與普通相圖不同的是,其包含一個(gè)共沸點(diǎn),即在該點(diǎn)汽相和液相對(duì)應(yīng)組成相等,如兩個(gè)圖中的點(diǎn)C。在圖(1)中的a線,表示等溫等壓變組成的一個(gè)過程,其從左至右分別經(jīng)過液相區(qū)、泡點(diǎn)線、汽液兩相區(qū)、露點(diǎn)線、汽相區(qū)、露點(diǎn)線、汽液兩相區(qū)、泡點(diǎn)線、液相區(qū)。對(duì)于具有共沸點(diǎn)體系,采用普通的分離方法是無法完成組分的提純的,要借助一些特殊的分離方法。圖(1)示出的為具有最低共沸點(diǎn)的體系,即組分混合后形成的共沸點(diǎn)溫度低于所有純組分的沸點(diǎn);與之對(duì)應(yīng)的還存在具有最高共沸點(diǎn)的體系,即組分混合后形成的共沸點(diǎn)溫度高于所有純組分的沸點(diǎn)。形成共沸點(diǎn)的根本原因是分子間力的相互作用在混合時(shí)發(fā)生了改變,使其偏離了理想行為,通常以拉烏爾定律來說明。

圖(1) 圖(2)
具有最低共沸點(diǎn)的體系:當(dāng)兩個(gè)不同組分混合時(shí),使得在相同的溫度下混合溶液上方各組分的蒸汽分壓值均高于拉烏爾定律的計(jì)算值,產(chǎn)生正偏差,此時(shí)混合液中不同分子間的作用力小于同種分子間作用力。該溶液在較低溫度下上方的蒸汽壓即可達(dá)到與外界相等的壓力,從而溶液沸騰,使得沸點(diǎn)降低。典型的例子有乙醇-水體系。
具有最高共沸點(diǎn)的體系:當(dāng)兩個(gè)不同組分混合時(shí),使得在相同的溫度下混合溶液上方各組分的蒸汽分壓值均低于拉烏爾定律的計(jì)算值,產(chǎn)生負(fù)偏差,此時(shí)混合液中不同分子間的作用力大于同種分子間作用力。該溶液在較高溫度下上方的蒸汽壓才可達(dá)到與外界相等的壓力,使得溶液沸騰,即沸點(diǎn)降低。典型的例子有硝酸-水體系。
理想溶液和拉烏爾定律:
理想溶液是指溶液中不同組分分子之間的作用力完全相等,且混合時(shí)無體積效應(yīng)和熱效應(yīng),這是一種假設(shè)的理想化地溶液,此溶液的汽液平衡關(guān)系服從拉烏爾定律。所謂拉烏爾定律,是指在一定的溫度條件下混合溶液上方汽相中某一組分的分壓等于該溫度條件下該純組分飽和蒸汽壓與液相中該組分摩爾分率的乘積,用公式表示為:pi = pioxi。
pi ——汽相分壓;
pio——純組分飽和蒸汽壓;
xi——液相摩爾分率。