1、物理化學實驗預報實驗項目: 兩成份系的溶液平衡班級:四化材三乙組別:第四組學號:1100101225姓名:歐書宏指導老師:吳瑞泰 老師目錄一、實驗目的二、原理及相關知識三、器材及藥品四、實驗步驟五、廢棄物處理六、參考文獻一、 實驗目的 (甲)1. 熟悉由溶解度曲線求其臨界溶解溫度(或稱會溶溫度)及其組成。2. 測求水-酚兩成份系液體的溶解度曲線(成份與溫度的關係)3. 測定部分互溶二成份系溶液在各溫度時的互溶度二、 原理及相關知識 (甲.丙)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)
2、。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)
3、，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。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
4、 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 度共存的幾個液相間的相平衡，常見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，系統仍保持兩個液相。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
5、數據主要用於萃取計算中評選萃取劑和確定理論級數或傳質單元數。相圖液液平衡關係可用相圖表述。水異丁醇二元系的等壓相圖（圖 1）表明：液液平衡在一定溫度下，兩相區的包線上讀到的兩點 C0和 C分別代表兩個共存液相的組成（以組分 B的mB表示） 。這兩個共存液相又稱共軛相。一般來說，共軛相的組成通常隨溫度升高而相互接近，當溫度升高到 K點的數值時，共軛相於點 K會合，系統變成單相。這個會合點 K的溫度稱上部會溶溫度（也稱上部臨界溶解溫度） 。溫度高於上部會溶溫度時，水和異丁醇完全互溶。但也有些系統，例如水三乙胺二元系的共軛相組成隨溫度降低而相互接近（圖 2） ，於是便有下部會溶溫度（也稱下部臨界溶解
6、溫度） ，還有少數係統，如水-菸鹼二元系,既有上部會溶溫度，又有下部會溶溫度（圖 3） 。液液平衡液液平衡液液平衡液液平衡相穩定性準則臨界溶解溫度定義: (乙)臨界溶解溫度(critical solution temperature)也稱會溶溫度（consolute temper- ature） 。兩個部分互溶的液體(例如水和苯胺)形成的系統，在一定溫度達到平衡時，有兩個液相共同存在。其中一個液相是苯胺在水中的飽和溶液，另一液相則是水在苯胺中的飽和溶液。兩個飽和溶液有時稱為共軛溶液(conjugate solution)，它們不能再互溶。升高溫度(對有些共軛溶液是降低溫度)，兩共軛溶液的互溶度
7、增加，直到某一個溫度，兩共軛溶液開始完全互溶而成為一相。這一溫度稱為會溶溫度。在會溶溫度以上(或以下)只有一個液相存在。如左圖：k 點因在此點對應的溫度是臨界溶解溫度，l1 和 l2兩層溶液濃度相同或者說兩層溶液在此會。三、 器材和藥品(A.B)器材:燒杯.試管.鐵夾.溫度計.本生燈藥品:酚四、 實驗步驟 (A.B)1. 取 7支 20ml試管編號 17，並按照下列編號依照比例配製水-酚混合物。2.將試管塞上適合的橡皮塞，以免吸入過多酚所揮發的氣體。3.將配製好的試管置於燒杯中水浴加熱，溫度計放在試管內記錄溫度，用玻棒輕微攪拌之。4.直到任一試管內的混合物從混濁變為透明時，記錄該試管編號及此時
8、水浴的溫度。5.停止加熱，使水浴冷卻（可加一點點冷水） ，當試管中液體又呈現混濁時，紀錄此時試管中液體的溫度。6.將其他編號的試管依照上述步驟記錄其溫度，須換新燒杯中的水，重新加熱，以免試管因過熱而反應過快。（必須使用同一支溫度計進行實驗）7.以溫度縱坐標，組成（）為橫坐標作圖，畫出二成份系的溶解曲線。編號 1 2 3 4 5 6 7水重 9g 8g 7g 6g 5g 4g 3g酚重 1g 2g 3g 4g 5g 6g 7g五、 廢棄物處理 (B)將混合液靜置令其分層，再將上層丟棄，下層倒入有機廢液桶。六、 參考文獻(1)網路文獻1、 http:/ http:/ http:/ 新編 物理化學實驗 (上冊) 黃定加 教授 著 高立圖書有限公司B. 物理化學實驗，石燕鳳 著，修訂版，新科技書局。
