Echilibre izoterme si izobare lichid-vapori in sisteme cu doi componenti partial miscibili

Echilibre izoterme si izobare lichid-vapori in sisteme cu doi componenti partial miscibili

Un exemplu de sistem cu doi componenti partial miscibili, care poate atinge echilibrul lichid - vapori in conditii izobare sau izoterme, il constituie sistemul apa - n-butanol. Practic apar lacune de miscibilitate in faza lichida. In aplicarea legii fazelor: F C-P , trebuie tinut cont de coexistenta fazelor in diferitele zone ale diagramelor, de regiunile cu caracter omogen, precum si de numarul componentilor prezenti. Se evidentiaza faptul ca in domeniul bifazic, de coexistenta a celor doua lichide nemiscibile, nu este guvernat de legea fazelor, iar compozitia corespunzatoare unui punct din aceasta zona depinde de cantitatile relative ale celor doua solutii conjugate. In Figura 8.15 compozitia corespunzatoare punctului q este data de raportul segmentelor pq'/q'r si depinde de concentratiile relative ale solutiilor conjugate, reprezentate de punctele p si r. In cazul in care se urmareste racirea sistemului dupa izologa qq', prin racirea vaporilor din punctul q, lichidul condenseaza in punctul h, iar la o temperatura mai joasa, corespunzatoare punctului o, de exemplu, se stabileste un echilibru intre faza de vapori din punctul n si faza lichida din punctul m. La temperatura eutectica (92,4 ^oC), apare o a doua faza lichida (C₂^l), nemiscibila cu prima, (C₁^l). In punctul E coexista fazele (C₁^l), (C₂^l) si (C₁^l C₂^l), iar sistemul este invariant. La trecerea inversa de la temperaturi joase spre temperaturi mai inalte, pe aceeasi izologa, se constata restrangerea domeniului eterogen. In exemplul dat sistemul intra in fierbere inainte de solubilizarea reciproca completa a celor doua lichide.

Figura 8.15 Diagrama de faza pentru sistem cu componenti partiali miscibili - sistemul apa-n-butanol in conditii izobare

Curbele de echilibru e₁f₁ si e₂f₂ dintre lichidele nemiscibile si faza lichida omogena ar trebui sa se inchida prin curba punctata daca componentele s-ar solubiliza reciproc, inainte ca sistemul sa fiarba. Se cunosc numeroase exemple care reproduc diagrama din figura 8.15.

In figura 8.16 situatia este inversa iar conditiile de lucru sunt izoterme. Diferitele perechi de solutii conjugate pp , qq rr au aceeasi presiune de vapori, iar compozitia vaporilor este identica pentru doua solutii conjugate. Din comparatia diagramei izobare cu cea izoterma rezulta ca solubilitatea reciproca a componentilor variaza mai mult cu temperatura decat cu presiunea. In cazul al doilea dreptele e₁f₁ si e₂f₂ se abat foarte putin de la pozitia verticala, in timp ce pe diagrama izobara curbele e₁f₁ si e₂f₂ evidentiaza variatii mai accentuate ale fractiilor molare cu temperatura.

Figura 8.16 Diagrama de faza pentru Figura 8.17 Diagrama lichid-vapori in componenti partiali miscibili, sistemul coordonate T-P-x

apa-n-butanol in conditii izoterme.

In figura 8.17 este reprezentata o diagrama de faza lichid-vapori, in coordonate P-T-x care sintetizeaza cele mai reprezentative diagrame plane.