实验三--三组分系统相图

1三组分系统相图药学院基化系2012.4.012一、实验目的1.熟悉相律及三角坐标表示三组分相图的方法2.绘制具有一对共轭溶液的三组分相图3二、基本原理对于三组分系统，依相律：f=c–Φ+2,得f=5-Φ，当Φ=1时，f=4。说明系统最多有4个独立变量，需用四维立体图型表示。对于凝聚系统，为了便于研究，通常恒定T，P，则剩余两个变量，只需用平面图就可以表示，常采用等边三角形表示法。4二、基本原理1.等边三角形的三个顶点分别表示纯组分A、B和C。2.三条边上的点代表相应两个组分所形成的二组分系统，其刻度为相应组分的质量分数。图1三角坐标图表示的A、B、C三组分等边三角形表示法：（如图1所以）5二、基本原理3.三角形内部的点代表一个三组分系统，过该点作平行于各边的平行线，在各边上的截距代表对应顶点组分的含量，如在D点中，三个组分分别为wA=0.2，wB=0.5，wC=0.3，且wA+wB+wC=1。4.若通过三角坐标图内部的一个物系点分别作两个侧边的平行线与底边相交，就将底边分为三段。中间段的长度表示A组分的含量；右边段表示B组分的含量；左边段表示C组分的含量。图1三角坐标图表示的A、B、C三组分等边三角形表示法：（如图1所以）6等边三角形图示规律：1)在平行于底边的任意一条线上，所有代表物系的点含顶角组分的质量分数相等。例如图2中的D，O，Q物系点，含A的质量分数相同。2)过某一顶点的直线上，物系中其它两个顶角组分的含量比相同。例如在图2中通过顶点A的直线AN上，组分B和C含量之比都相同。3)通过顶点的任一条线上，离顶点越近，代表顶点组分的含量越多，反之亦然。例如图2的M点中含A多；N点中含A少。图2等边三角形图示规律74)若把任意两个三组分系统（其物系点分别为图3中的M和N）混合成一个新的物系（图3中的O点），则O点一定在MN的连线上。O点的位置靠近量多的物系点，可用杠杆规则求算。5)由三个三组分系统D，Q，F混合而成的新系统的物系点(见图3)，落在这三点组成三角形的重心位置，即H点。先用杠杆规则求出D，Q混合后新体系的物系点E，再用杠杆规则求出E，F混合后的新体系物系点H，H即为三角形DQF的重心。这一规则称为重心规则。图3三组分系统的杠杆规则8三组分系统中互溶度曲线和连接线的测定1.在乙酸正丁醇，乙醇和水这三种液体中，乙酸正丁酯与水只能部分互溶，而乙酸正丁酯与乙醇、乙醇与水可以完全互溶。配制不同组分的乙酸正丁酯和乙醇，在其中逐渐滴加水，当溶液由清亮变浊时候，该点既是组分由单向区进入两相区，由此可记录8个点，可以观察到系统组成由A向C移动(图4)。通过滴定法确定的这8个点用一条平滑的曲线连接起来即得互溶度曲线。互溶度曲线内为两相区，曲线外为单相区。9三组分系统中互溶度曲线和连接线的测定2.原体系（共轭溶液体系）在坐标点为H点，因在两相区内，故分成两个相点G、I，将组成为E（质量分数为0.66）的乙酸正丁酯-乙醇混合溶液滴加到组成为G，其质量为WG的三组分溶液中，则系统组成将沿GE线移动（图4），当移至F点时，体系进入单相区，溶液由浑浊变清亮。从杠杆规则可知，加入的乙酸正丁酯-乙醇混合物质质量WE与G液的质量WG之比符合FG/EF=WE/WG，通过实验数据，即可知的比值，过E点作互溶度曲线的割线，使线段符合上式，从而可确定G点得位置，连接G点与原系统总组成H点并延长交曲线于点，既得连接线GI。10四实验步骤1．互溶度曲线的测定取8只干燥的具塞锥形瓶，按表1中乙酸正丁酯、水、乙醇的体积配制1-8号溶液，分别往1-2号溶液中滴定乙酸正丁酯至清液变浊，往3-8号溶液中滴定[1]水至清液变浊，记录相应的滴定体积于表1中。2．连接线的测定按表2“共轭溶液”项中的体积将乙酸正丁酯、乙醇、水（H液）置于干燥的50mL分液漏斗中，充分摇动后静置分层（H液先配好静置待用），取水层（下层）约1mL于干燥的50mL具塞锥形瓶并称重（实验前需将空的具塞锥形瓶称重），可得WG。然后用干燥的滴管逐滴加入表2中乙酸正丁酯-乙醇溶液（E液），边滴边摇，滴至由浊变清后称重，可得WE，所有数据记录于表2。11五数据记录及处理编号体积/mL质量/g质量分数乙酸正丁酯水乙醇乙酸正丁酯水乙醇乙酸正丁酯水乙醇1502103.230.92.8541.72.5552.52.162.81.67418501.由密度公式[2]将体积换算成质量，并算出质量分数，然后在三角坐标系中绘制其互溶度曲线。表1互溶度曲线测定12溶液体积/mL质量/g质量分数空瓶重=H液乙酸正丁酯2.70水4.00WG=乙醇1.80E液乙酸正丁酯8.50WE=乙醇5.00WE/WG=2.在三角坐标系中找出E液组成点，过E点作互溶度曲线的割线EG，割曲线于F点，由FG/EF=WE/WG确定G点，连接G点与H点并延长交互溶度曲线于I点，则GI为所求的连接线。表2连接线的测定[1]滴定时动作要迅速，摇荡要充分。[2]ρ乙醇=0.80625-8.461×10-4t+1.6×10-7t2ρ乙酸正丁酯=0.90106-1.02×10-3t+1.5992×10-6t2-1.64352×10-8t3