实验二、二组分液-液平衡体系

二组分液－液平衡体系药学实验教学中心秦琴2021/5/91实验目的1．绘制部分互溶双液系（liquidpartiallymisciblesystem）的溶解曲线。2．从溶解度曲线确定二组分液－液体系的临界溶解温度。2021/5/92实验原理“相似者相溶”的规律 组成、结构、极性和分子大小近似的液体往往可以完全互溶。部分互溶双液体系的特点 在一定的温度和浓度范围内由于二种液体的相互溶解度有限而形成二饱和的液层，即在相图中有双液相区的存在。2021/5/93

从实验上看，当某一组分的量很少时，可溶于另一大量的组分而形成一个不饱和的均相溶液。然而当溶解量达到饱和并超过极限时，就会产生两个饱和溶液层，通常称为“共轭溶液”。

共轭溶液:T一定时，部分互溶的溶液浓度超过一定范围，体系分层形成两个液相，当溶解达到平衡时，这对彼此互相饱和的两个溶液。

2021/5/94在定压下温度对两种液体互溶成都的影响，可归纳为三种情况。 具有最高临界溶解温度的体系；具有最低临界溶解温度的体系； 同时具有最高和最低临界溶解温度的体系。2021/5/95(一)具有最高临界溶解温度的体系

这类体系的特点是相互溶解度随温度的升高而增加，以致达某一温度时，二饱和液层组成相同，形成了单一的液层。再升温时，无论组成如何，仅有单相区的存在。2021/5/96

当体系处于t1（℃）时，向水中加酚，物系点将沿着t1水平线右移（即a→b→c

点）。最初少量酚可全部溶于水，成为均匀的酚在水中的不饱和溶液，继续加入酚，当达饱和后（如图中的l1点），则加入的酚不再溶解，在体系中将形成另一新相l2－水在酚中的饱和溶液――其组成即为该温度下水在酚中的溶解度。此时，随着酚的加入，物系点由l1向l2移动，但两饱和液层浓度保持不变，只是富水层（l1）量逐渐减少，富酚层（l2）量逐渐增加。当物系点达l2时，富水层消失，此后随着酚的增加而物系点右移（即l2→h→e→d

），l2右侧的物系点又是单一液相，即水在酚中的不饱和溶液相。2021/5/97

由此可见相点l1和l2是一对共轭溶液，它们所对应的浓度分别代表t1温度下酚在水中的溶解度和水在酚中的溶解度。若升温至t2，同理，必出现a′b′c′l1′相点代表酚在水中的不饱和溶液相，以及l2′h′e′d′相点代表水在酚中的不饱和溶液相。其中和又是另一对共轭溶液，其对于的浓度分别代表t2温度下酚在水中溶解度以及水在酚中的溶解度。显然的含量大于l1，而的含水量大于l2，意味着温度升高，溶解度增加。若将表征不同温度下的酚在水中溶解度的相点l1，，……以及相对应的表征水在酚中溶解度的相点l2，,……2021/5/98

联结起来可构成如图5-19(b)所示溶解度曲线。左边为酚在水中的溶解度曲线而右边为水在酚中的溶解度曲线。不言而喻，线以外是单一液相区，以内是两相区（记为L1+L2），两相区内共轭相点连线如l1l2，称为"结线"。尽管物系点可以在结线上移动，但两层的组成不变，只是富水层与富酚层这两层质量分数比（ω1:ω2）在满足杠杆规则的条件下变化，如图中两相区内的Q

点应服从如下等式：

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从图中还可看出，温度愈高，两共轭层组成愈靠近。当温度升至tc

时，共轭层组成相同会聚于曲线上的最高点c，tc（65.85℃）称为水～酚液对的最高临界溶解温度或称“上临界点”、“最高会溶点”。在临界温度以上不存在分层现象，全浓度范围内都能互溶形成一液相。临界溶解温度越低，二液体间互溶性越好，故可应用临界溶解温度来量度液对间的互溶性。属于具有最高溶解温度类型的体系，还有异丁醇～水，苯胺～水，正己烷～硝基苯等等。2021/5/910（二）具有最低临界溶解温度体系

此两组分液体间的溶解度是随温度的降低而增加，且两共轭层组成愈靠近，最终会聚于曲线最低点c′对应的温度tc'(18.5℃)称为“最低临界溶解温度”或“下临界点”“最低会溶点”，在此温度以下就不存在分层现象而是互溶成均匀液相。其中c′l1为三乙基胺在水中的溶解度曲线。c′l2为水在三乙基胺的溶解度曲线，l1c′l2线以外只存在单一液相，线内则是由两共轭层组成的两相区，而两层的相对量同样可用杠杆规则规定。2021/5/911（三）同时具有两个临界溶解温度的体系

它酷似由前两类曲线组合而成的环形线。在溶解度曲线的内部是两相区，外部为单相区，高温时溶解度随温度增加，曲线最终会聚于c

点（tc=208℃），而低温时溶解度随温度降低而增加，曲线最终会聚于另一点c′（t′c=60.8℃），tc和t′c分别称为“最高与最低临界溶解温度”或“最高与最低会溶点”（或“上与下临界点”）。在此二温度之外，两组分液体均能混溶成均匀单相。2021/5/912

本实验主要验证水－苯酚体系，它具有最高临界溶解温度。在常温下将少量苯酚加入水中，它能完全溶解于水。若继续加入苯酚，最终会达到苯酚的溶解度，超过溶解度，苯酚不再溶解，此时体系会出现两个液层，一层是苯酚在水中的饱和溶液（简称水层），另一层是水在苯酚中的饱和溶液（简称苯酚层）。在定温定压下二液层达到平衡后，其组成不变。这时在T-X图上有相应的两个点（a和b）。2021/5/913

恒压下通过实验测得不同温度下两液体的相互溶解度，由精确得到的一系列温度及相应组成的数据，就可以绘出此图，找到最高点。2021/5/914实验仪器与试剂烧杯:1000ml1个/组试管:25cm×18cm1个/组温度计:0～100℃1/10刻度1支/组搅拌器:1个/组移液管:5ml、2ml各1支/组电炉：1台/组苯酚：分析纯2021/5/915实验内容在试管内加入5g苯酚（称量精确到0.1g，苯酚腐蚀性大，易潮解，称量时应小心），然后加入2.5ml蒸馏水保持管内混合物的液面低于水浴的液面。将水浴加热到80℃左右，同时搅拌混合液。当混合物由混浊变为澄清时，读取温度。然后将套管连同试管提出水面，不断搅拌，使混合液逐渐冷却，记录混合物由澄清变为混浊时的温度。2021/5/916在试管中分批加入蒸馏水，每次加0.5ml，共5次，以后每次加1ml，在逐次加入水测定时，溶解度会先升高而后降低。当此温度越过一最高值后，每次加2ml蒸馏水，共2次，以后加4ml，直到溶解温度降到40℃以下为止。2021/5/917数据记录与处理计算每次加水后混合液中苯酚的质量