Echilibre de faza in sisteme tricomponente lichid-lichid cu componenti partial miscibili

Echilibre de faza in sisteme tricomponente lichid-lichid cu componenti partial miscibili

Studiul sistemelor tricomponente lichide partial miscibile se exemplifica prin urmatorul caz: se considera trei lichide C₁, C₂ si C₃, la valori date ale temperaturii si presiunii, iar componentii solutiei se amesteca in orice proportie doi cate doi, ca de exempu C₂ cu C₃ si C₁ cu C₃ , dar componentii C₁ si C₂ inregistreaza o lacuna de miscibilitate ca in figura 8.34 in domeniul compozitiilor intre a si b. In absenta componentului C₃, vor exista doua sisteme de lichide conjugate, cu compozitiile a si b. Daca se adauga componentul C₃ acesta se distribuie intre componentii C₁ si C₂, constituindu-se solutii ternare conjugate cu compozitiile fazelor la echilibru.

Locul geometric al punctelor a₁ si b₁ este curba binodala, care separa domeniul monofazic de cel bifazic din interiorul curbei. Segmentele a₁b_1, a₂b₂, etc. sunt denumite drepte conjugate sau conodale. La punctul P de pe curba cele doua straturi se suprapun intr-un singur ternar atingandu-se compozitia critica a sistemului. Daca se unesc punctele care reprezinta compozitiile straturilor conjugate se obtine curba binodala aPb, cu un maxim M, care nu coincide cu punctul critic al sistemului. Curbele binodale sunt si curbe izoterme. Modificarea parametrului termic conduce la alte curbe binodale.

Figura 8.34 Diagrama de faza a unui sistem ternar de lichide partial miscibile

Figura 8.35 Curbe binodale la diferite temperaturi

a) b)

Figura 8.36 O serie de izoterme din diagrama tridimensionala

a) T₄<T₃<T₂<T₁<T_R b) R este interiorul diagramei

In figura 8.36a sunt prezentate sectiuni cu diagrame cu curbe izoterme la temperaturi in ce in ce mai ridicate. Peste temperatura critica superioara de miscibilitate T_R, cei trei componenti sunt solubili in orice proportie. Sisteme ternare ale caror izoterme au forma din figura 8.36 sunt: apa(A)-benzen (B)- alcool metilic sau etilic (C); apa(A)-cloroform (B)- acid acetic (C); apa(A)-acetona (B)- fenol(C).

Diagrame lichid-lichid mai complicate se intilnesc in cazul sistemelor ternare cu doua sau trei curbe binodale pe o izoterma, ca in figura 8.36 b .

Figura 8.37 Sistem ternar Figura 8.38 Sistem ternar

cu 3 curbe binodale cu toti componetii nemiscibili

Aparitia a doua sau trei curbe binodale se datoreaza miscibilitatii limitate intre doua perechi de componenti (A cu B , A cu C), sau intre trei perechi ( toti componentii nemiscibili intre ei ca in figura 8.37. Prin scaderea temperaturii cele 3 curbe binodale se pot intersecta, punctele D, E, F din figura 8.38 delimitand un domeniu trifazic in triunghiul interior. In triunghiul DEF sistemul este invariant, toate amestecurile ternare sunt formate din 3 faze lichide de compozitie constanta, date de punctele D, E si F.