三组分液－液平衡体系药学实验教学中心秦琴实验目的1．熟悉相律及用等边三角形坐标
表
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示三组分相图的
方法
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。2．用溶解度法绘制有一对共轭溶液的三组分相图（溶解度曲线和联结线）。实验原理相律相（phase）体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数，用P表示。（1）相与相之间有界面，各相可以用物理或机械方法加以分离，越过界面时性质会发生突变。（2）一个相可以是均匀的，但不一定只含一种物质。气体：一般是一个相，如空气组分复杂。液体：视其混溶程度而定，可有1、2、3…个相。固体：有几种物质就有几个相，如水泥生料。但如果是固溶体时为一个相。固溶体：固态合金中，在一种元素的晶格结构中包含有其它元素的合金相称为固溶体。在固溶体晶格上各组分的化学质点随机分布均匀，其物理性质和化学性质符合相均匀性的要求，因而几个物质间形成的固溶体是一个相。Gibbs相律:热力学平衡条件下，系统的组分数、相数和自由度数之间的关系。P+F=C+2式中，P----在所选系统中共存相的数目；F----自由度；C----系统中的组元数。C组元(组分)系统中每一个能够单独分离出来并能够独立存在的化学纯物质。如元素、化合物或溶液。自由度F是当系统为平衡状态时，在不改变相的数目情况下，可独立改变的因素（如温度和压力）。三组分系统液—液平衡相图三组分系统，C=3，F＝C－P＋2＝5－P当P＝1，F＝4，无法用相图表示。在恒压(或恒温)下，F’＝3，用正三棱柱体表示，底面正三角形表示组成，柱高表示温度或压力。当P＝1，且恒温又恒压，F’＝2，可用平面图形表示。常用等边三角形坐标表示法，两个自由度均为组成变化。用等边三角形坐标法作三元相图，是将等边三角形的三个顶点各代表一纯组分，三角形三条边AB、BC、CA分别代表A和B、B和C、C和A所组成的二组分的组成，而三角形内任何一点表示三组分的组成。三组分系统的图解在等边三角形上，沿反时针方向标出三个顶点，三个顶点表示纯组分A，B和C，三条边上的点表示相应两个组分的质量分数。三角形内任一点都代表三组分体系。通过三角形内任一点O,引平行于各边的平行线，在各边上的截距就代表对应顶点组分的含量，即a‘代表A在O中的含量，同理b’c‘分别代表B和C在O点代表的物系中的含量。显然a’＋b’＋c’＝a＋b＋c＝1，等边三角形表示法的特点1、在平行于底边的任意一条线上，所有代表系统的点中，含顶角组分的质量分数相等。例如，d，e，f系统点，含A的质量分数相同。2、在通过顶点的任一条线上，其余两组分之比相等。例如，AD线上，c‘‘c’b’’b’3、通过顶点的任一条线上，离顶点越近，代表顶点组分的含量越多；越远，含量越少。例如，AD线上，D＇中含A多，D中含A少。4、如果代表两个三个组分体系的D点和E点，混合成新系统的系统点O必定落在DE连线上。哪个系统含量多，O点就靠近那个系统点。O点的位置可用杠杆规则求算。用mD、mE分别代表D和E的质量，则有：mD*OD=mE*OE在醋酸（A）－苯（B）－水（C）三组分体系中，醋酸和苯、醋酸和水完全互溶，而苯和水则不溶或者部分互溶。图中EOF是溶解曲线，该线上面是单相区，下面是共轭两相区，K1L1、K2L2等为结线。当物系点从两相区转移到单相区，在通过相分界线EOF时，体系将从混浊变为澄清；而从单相区变到两相区通过EOF线时，体系则从澄清变为混浊。因此，根据体系澄明度的变化，可以测定出EOF线，绘出相图。例如：当物系点为M时，体系中只含有苯和水两种组分，此时体系为混浊两相，用醋酸滴定，则物系点沿MA线变化，当物系点变化到O点，体系变为澄清的单相，从而确定了一个终点。继续加入一定量的醋酸，体系保持澄清的单相，然后用水滴定，当体系出现混浊时又会得到另一个终点。如此反复，就可得到一系列的滴定终点，但终点不明显。实验时，预先混合互溶的A、B溶液，其组成用N表示，在此透明的混合溶液中滴入C，则体系组成沿NC线移动，到K1点时体系由澄清变浑，得到一个终点，K1的组成可以根据A、B、C的用量算出；然后加入一定量的醋酸（A）使溶液变澄清，再用C滴定至混浊，这样就可以得到一系列不同组成的终点K1、K2、O、L2、L1等，联结这些点就可以画出溶解曲线。测定结线时，在两相区配制混合液，达平衡时二相的组成一定，只需
分析
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每相中一个组分的含量，在溶解度曲线上就可以找出每相的组成点，其连线即为结线。实验仪器与试剂具塞锥形瓶:100ml2个/组；25ml4个/组酸式滴定管:50ml2支/组碱式滴定管:50ml2支/组移液管:2ml、1ml各2支/组无水苯：分析纯冰醋酸：分析纯NaOH
标准
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溶液：0.5mol/L实验
内容
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溶解度曲线的测定分别在两支干净的酸式滴定管内装苯及醋酸，另两支碱式滴定管装水及NaOH标准溶液。滴1ml苯和2ml醋酸于干燥而洁净的100ml具塞锥形瓶中，然后慢慢滴入水，同时不停振荡，滴至终点（由清变浑），记下水的体积；再向此瓶加入1ml醋酸，体系又成为均相，继续用水滴定至终点；同法依次加入1ml、1ml、1ml、2ml、10ml醋酸，用水滴定至终点，记录各组分的用量于表1.最后再加入15ml苯配制体系O1，加塞摇动，并每隔5min摇动一次，半小时后用此溶液测联结线K1L1。另取一只干燥而洁净的100ml具塞锥形瓶，用滴定管加入10ml苯及4ml醋酸，用水滴至终点，以后依次加5ml、8ml、8ml醋酸，分别用水滴定至终点并记录。最后再加10ml苯配制体系O2，同法每5min摇动一次，30min后用作测另一根联结线K2L2。联结线的测定上面所得O1、O2两溶液，经30min后，待两层液体分清，分别用干净的移液管吸取上层液2ml，下层液1ml，置于已经称重的4个25ml具塞锥形瓶中，再称其重量，然后用水洗入150ml锥形瓶招聘那个，以酚酞为指示剂，用0.5mol/lNaOH标准溶液滴定醋酸的含量，记录于表2。数据记录与处理数据记录：将终点时溶液中各组分的实际体积，及由手册查出的实验温度时三种液体的密度，算出各组分的重量百分含量，查出苯与水的相互溶解度E、F，记入表1，联结线的分析数据则记入表2。作图1、根据表1的1－11号数据，在等边三角形坐标纸上，平滑地做出溶解度曲线，并延长至E点和F点（近乎直线）。2、在溶解度曲线图上标出相应的O1、O2点：在溶解度曲线上，由表2将上层内醋酸的含量在含苯较多的一边，下层画在含水量较多的一边，则可作出K1L1、K2L2两根结线，它们应分别通过O1、O2点。思考题滴定过程中，若某次滴水量超过终点而读书不准，是否需要立刻倒掉溶液重新做实验？如果联结线K1L1、K2L2不通过物系点O1、O2点，其原因可能有哪些？
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