Echilibre lichid-solid in sisteme bicomponente

Echilibre lichid-solid in sisteme bicomponente

In sisteme bicomponente echilibrul lichid-solid se trateaza numai in conditii izobare deoarece influenta presiunii asupra sistemelor in faze condensate este practic neglijabila. Schema generala a unui sistem bicomponent cu solubilitate reciproca in faza lichida      si miscibilitate in orice proportie in faza solida cu formare de cristale mixte, este:

(8.42)

Astfel de exemple se pot intalni atat la substante anorganice, (TiCl₄-TiBr₄, FeO-MgO, Mg₂SiO₄-Fe₂SiO₄), sau cele organice, (b naftol-naftalina, clorbenzen-brombenzen).

Daca asupra echilibrului se aplica legea Nernst intre cele doua faze considerate ideale, expresia constantei de distributie reda, in virtutea relatiilor van Laar, pentru echilibrul lichid-solid, urmatoarele curbe:

- curba lichidului - curba solidului

(8.44)

Pentru comportarea neideala sistemul este descris de ecuatii ce contin coeficienti de activitate termodinamica.

In figura 8.24 este reprezentat sistemul Cu-Ni iar compozitia fazelor variaza continuu cu temperatura. Pentru temperaturi date, coexista in echilibru, compozitii determinate din faza solida si lichida. Acestea sunt puse in evidenta prin punctele situate pe curbe, la extermitatile unei paralele cu abscisa. Fenomenul prezinta o analogie perfecta cu distilarea fractionata, discutata la echilibrul lichid-vapori.

Figura 8.24 Diagrama de echilibru pentru Figura 8.25 Diagrama de echilibru

sistemul Cu-Ni puntru sistemul Au-Pt. 1- curbe reale

2 - curbe ideale

In figura 8.25 se prezinta diagrama de echilibru pentru Au-Pt unde ecuatiile van Laar sunt aplicate atat pentru situatia reala cat si pentru starea ideala, prin curbele punctate.

In diagramele 8.26 si 8.27 sunt prezentate sisteme cu azeotrop pozitiv si negativ. La punctul extrem, solidul si lichidul au aceeasi compozitie, iar punctul de topire al sistemului apare in mod evident ca in cazul unui corp pur.

Figura 8.26 Diagrama de echilibru Figura 8.27 Diagrama de echilibru

Lichid-solid, LiCl-NaCl pentru dextro-carvoxima-levocarvoxima

Prin cristalizare fractionata nu se poate obtine in stare pura decat componentul aflat in exces fata de compozitia punctului extrem.