Многокомпонентные системы. Фазовые равновесия. Цыренова С.Б - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

где Кº- термодинамическая константа распределения.
Уравнение (41) является уравнением, выражающим закон
распределения Нернста-Шилова, которое показывает, что
третий компонент, добавляемый к системе из двух взаимно
нерастворимых или ограниченно растворимых жидкостей,
распределяется между жидкими слоями в определенном,
постянном при данной температуре отношении.
Kº= a
I
3
/ a
II
3
= (c
I
3
γ
I
3
)
/( c
II
3
γ
II
3
)=K(γ
I
3
/ γ
II
3
) (42)
Отношение концентрации третьего компонента в одной
жидкой фазе к его концентрации во второй жидкой фазе в
состоянии равновесия называется коэффициентом
распределения:
K= c
I
3
/ c
II
3
(43)
При c
I
3
→0
и c
II
3
→0 коэффициенты активности γ
I
3
→1 и
γ
II
3
→1 , следовательно c
I
3
/ c
II
3
=K→Kº .
Если третье вещество находится в первой жидкой фазе в
виде димера (AB)
2
или ассоциата (АВ)
n
, а во втором в виде
отдельных молекул АВ , то уравнение Нернста-Шилова
принимает вид
Kº = a
I
3
/ (a
II
3
)
n
(45)
При c
I
3
→0 и c
II
3
→0
K= c
I
3
/(c
II
3
)
n
→Kº (46)
Уравнение (46) можно решить графическим методом.
После логарифмирования (46) получают:
lg c
I
3
=lgK+nlg c
II
3
(47)
Построение линейной зависимости lg c
I
3=
f(lg c
II
3
)
позволяет определить lgK как отрезок, отсекаемый прямой
линией на оси ординат, а показатель распределения n-через
тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс.
n=М
II
/М
I
, (48)
где М
I –
средняя молекулярная масса рспределяющегося
вещества в первой фазе, М
II
-
–
средняя молекулярная масса
рспределяющегося вещества во второй фазе.
4.6. Экстракция.
Экстракцией называется процесс извлечения
растворенного вещества из раствора с помощью другого
растворителя, не смещивающегося с первым. Чаще первым
растворителем является вода, а вторым – органическое
вещество. Извлечение (экстрагирование) вещества из
водного слоя органическим растворителем проводят
последовательно небольшими порциями экстрагента (v).
Чем больше число стадий извлечения (n), тем больше
полнота извлечения при одном и том же количестве
экстрагента.
Если принять, что в обьеме V
0
(л) водного раствора
находится g
0
кг вещества, подлежащего извлечению, а
после первого экстрагирования в ней останется g
1
кг
неизвлеченного вещества, то количество вещества,
перешедшего в экстракт составит (g
0
-g
1
) кг.
Коэффициент распределения будет иметь вид:
K= c
I
3
/ c
II
3
= (g
1
/ V
0
)
/
{
(g
0
-g
1
)/ v
}
(49)
и
g
1
=g
0
[kV
0
/( v + kV
0
)] (50)
После второго экстрагирования, в тех же условиях, в
водном растворе останется неизвлеченным g
2
вещества, а
экстракт перейдет (g
1
-g
2
) кг, следовательно
K= (g
2
/ V
0
)
/ (g
1
-g
2
/ v) и (50)
g
2
=g
1
[kV
0
/( v + kV
0
)]= g
0
[kV
0
/ (v + kV
0
)]
2
, (51)
после n-го экстрагирования:
g
n
=g
0
[kV
0
/( v + kV
0
)]
n
(52)
4.6. Контрольные вопросы
1. Какие системы называются трехкомпонентными?
2. Напишите правило фаз для трехкомпонентной системы
и поясните его физический смысл. 
где Кº- термодинамическая константа распределения.
    Уравнение (41) является уравнением, выражающим закон                      Экстракцией           называется     процесс     извлечения
распределения Нернста-Шилова, которое показывает, что                       растворенного вещества из раствора с помощью другого
третий компонент, добавляемый к системе из двух взаимно                     растворителя, не смещивающегося с первым. Чаще первым
нерастворимых или ограниченно растворимых жидкостей,                        растворителем является вода, а вторым – органическое
распределяется между жидкими слоями в определенном,                         вещество.          Извлечение (экстрагирование) вещества из
постянном при данной температуре отношении.                                 водного слоя органическим растворителем проводят
      Kº= aI3 / aII3= (cI3 γI3) /( cII3 γII3)=K(γI3/ γII3)      (42)        последовательно небольшими порциями экстрагента (v).
    Отношение концентрации третьего компонента в одной                      Чем больше число стадий извлечения (n), тем больше
жидкой фазе к его концентрации во второй жидкой фазе в                      полнота извлечения при одном и том же количестве
состоянии равновесия называется коэффициентом                               экстрагента.
распределения:                                                                 Если принять, что в обьеме V0 (л) водного раствора
                  K= cI3/ cII3                                  (43)        находится g0 кг вещества, подлежащего извлечению, а
    При cI3→0 и cII3→0 коэффициенты активности γI3→1 и                      после первого экстрагирования в ней останется g1 кг
γII3→1 , следовательно cI3/ cII3=K→Kº .                                     неизвлеченного вещества, то количество вещества,
    Если третье вещество находится в первой жидкой фазе в                   перешедшего в экстракт составит (g0-g1) кг.
виде димера (AB)2 или ассоциата (АВ)n, а во втором в виде                   Коэффициент распределения будет иметь вид:
отдельных молекул АВ , то уравнение Нернста-Шилова                          K= cI3/ cII3= (g1/ V0) /{ (g0-g1)/ v }         (49)
принимает вид                                                               и
                  Kº = aI3/ (aII3)n                         (45)            g1=g0[kV0 /( v + kV0)]                         (50)
При cI3→0 и cII3→0                                                                 После второго экстрагирования, в тех же условиях, в
                 K= cI3/(cII3)n →Kº                         (46)            водном растворе останется неизвлеченным g2 вещества, а
    Уравнение (46) можно решить графическим методом.                        экстракт перейдет (g1-g2) кг, следовательно
После логарифмирования (46) получают:                                       K= (g2/ V0) / (g1-g2 / v)       и               (50)
           lg cI3=lgK+nlg cII3                             (47)             g2=g1[kV0 /( v + kV0)]= g0[kV0 / (v + kV0)]2 , (51)
    Построение линейной зависимости                     lg cI3=f(lg cII3)   после n-го экстрагирования:
позволяет определить lgK как отрезок, отсекаемый прямой                     gn=g0[kV0 /( v + kV0)] n                  (52)
линией на оси ординат, а показатель распределения n-через
тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс.
          n=МII/МI,                                          (48)                           4.6. Контрольные вопросы
       I –
где М       средняя молекулярная масса рспределяющегося
вещества в первой фазе, МII - – средняя молекулярная масса                  1. Какие системы называются трехкомпонентными?
рспределяющегося вещества во второй фазе.                                   2. Напишите правило фаз для трехкомпонентной системы
                                                                               и поясните его физический смысл.
4.6. Экстракция.

Страницы