42.A.第11组.两成份系的液液平衡-国立高雄应用科技大学化学工程与.doc

PAGE \* MERGEFORMAT6 國立高雄應用科技大學 化學工程與材料工程系 物理化學實驗 實驗名稱:兩成份系的容易平衡 班級：四化材三甲 學生：劉廷緯 組別：第十一組 學號：1100101142 指導老師：吳瑞泰 教授 目 錄 實驗目的2 實驗與相關知識2-4 實驗儀器與器材5 實驗步驟5 參考文獻6 實驗目的： 1.測定部份互溶二成份系溶液在各溫度與濃度時的互溶度。2.測求水-酚二成份系液體的溶解曲線。3.熟悉由溶解度曲線求其臨界溶解溫度。 實驗原理與相關知識: 液液平衡（liquid-liquid equilibrium）两個液相經過充分接觸後，某些组分在這兩液相中的濃度不再發生變化，表明這些组分在這兩相间的正反傳遞速率相等，達到了液液平衡。 共存的幾個液相间的相平衡，常见的是兩個液相間的相平衡。例如當水和苯共存時，水中溶有少量苯，苯中溶有少量水，兩者部分互溶，形成具有兩個液相的二元系。加入適量醋酸，醋酸既能溶於水相，又能溶於苯相，醋酸在水相與苯相中分配而達到平衡，系统仍保持兩個液相。至於多元系,可能有三個或更多液相共存,並達到平衡。液液平衡数據主要用於萃取計算中評選萃取劑和確定理論級數及傳質單元數。 兩成分系部份互溶的液體，藉由調配不同比例的混合液，以加熱及冷卻的方式，觀察並記錄混合液完全互溶與混著實的溫度，可以畫出此兩成份的溶解曲線，了解其平衡的關係。 二種液體混合時，可能發生 (1)完全互溶呈均勻溶液，如水與酒精； (2)部分互溶，如水與乙醚、水與酚和 (3)完全不互溶等現象，但溶解度通常會隨溫度而變，一般溫度漸升，其互溶度會漸增，達至某一溫度時，此兩液體可能變為完全互溶，此時的溫度稱為臨界溶解溫度。 逐一使二液體完全溶合為透明的一液相，或尋求二液相在震盪時產生混濁的界面，或加減溫度，以求其各比例混合物完全變為一液相的溫度，由繪製溫度與組成成分的溶解度曲線，即可利用內插法求出任何溫度的溶解度。 物質有三態，可以互相轉變。各種物理狀態間的轉變各有不同轉變的速率和條件，當兩相間的轉變速率相同時就達成物理平衡(Physical equilibrium)。 1876年物理學家吉布士(J.W.Gibbs)根據研究成果提出了相律(Phase rule)-一個熱力學的自由度;認為平衡系中的相數(P)、成份數(Components，C)和自由度(Degrees of freedom，F)之間的關係式如下： F=C-P+2 其中P是平衡系中存的「總相數」;C是組成該平衡系所需「最少獨立化學成份數」;F是用來完全確定平衡系的狀態所需「最少獨立變數」;式中的2是指溫度和壓力兩個獨立變數。 若平衡系中有涉及化學反應時，C是系統中「所有獨立化學成份總數」N減掉R，即C=N-R。 若平衡系僅由凝相的固相、液相所組成，此平衡系稱凝相系(Condensed system)，會由於液相、固相受壓力變化的影響很小可忽略不計，所以獨立變數應減去壓力。因此凝相系的相率是可寫成： F=C-P+1 當二種液體混合時，可能發生兩種現象：一種是「完全互溶」成均勻溶液，無論成份比例如何都能完全混合。另一種僅會「部份互溶」，不能完全混合均勻，經震盪、靜置後，仍會慢慢分成兩液層。 上述的情況並不是固定的，通常會隨著溫度而改變，當溫度固定時，液-液兩相的組成也會固定;或是液-液兩相中某一相的組成固定，另一相的組成和溫度也會固定。 儀器與藥品： 試管、軟木塞、溫度計、燒杯、試管架、酚、水 實驗步驟： 1. 取20ml(直徑約2cm)七支試管編號1~7，並按下列編號依照比例配置混合物。 編號1234567水9g8g7g6g5g4g3g酚1g2g3g4g5g6g7g2. 將試管塞上合適的橡皮塞，以免吸入過多酚所揮發之氣體。 3. 將試管置於燒杯中以水浴加熱，溫度計放在試管內記錄溫度，以溫度計輕微攪拌。 4. 直到試管內之混合物從混濁變為透明時，記錄此時試管中液體之溫度。 5. 停止加熱，使其水浴冷卻(可加點冷水，但不要太多)，當試管液體又呈混濁時，記錄此時試管中液體之溫度。 6. 將其他編號的試管依照上述3~5步驟記錄其溫度，須換新燒杯的水，重新加熱，以免試管因過熱而反應過快。 7. 必須使用同一支溫度計進行實驗。 8. 以溫度縱座標，組成(%)為橫坐標作圖，畫出兩成份系的溶解曲線。 參考文獻：  HYPERLINK /sweeday/article/sweeday/article  HYPERLINK http://www.wretch.cc/blog/jacky1989522h