1458767g774974893573567408205 n

Najprostsze przepadki równowag ekstrakcyjnych dotyczą układów trójskładnikowych, zaw ierających dwa rozpuszczalniki o ograniczonej wzajemnej rozpuszczalności i związek chemiczny, rozpuszczalny w ohu cieczach

Wzajemna rozpuszczalność dwóch cieczy zależy od

•    ich właściwości fizykochemicznych (np. moment dipolowy. polno WwaltWss). decydujących o wielkości >a oddzinływania micdzwzałtcczkoweg'?

•    temperatury

•    rodzaju i ilości związków rozpuszczonych

Wprowadzany do układu dwuskładnikowego (A + B) trzeci składnik (O mo2c zwiększać lub zmniejszać obszar ograniczonej micszalności A z B. Zależy to od wielkości oddziaływań cząsteczek związku C z cząsteczkami A i B W przypadku ekstrakcji jest niezbędne, aby związek ekstrahow any (O rozpuszczał się w obu rozpuszczalnikach, co występuje, gdy istnieją wystarczająco duże siły przyciągania A- C i B-C. W miarę zwiększania zawartości C w obu fazach zanika przyczyna wzajemnej nicmieszalności A z B. Obecność C sprawia, że przestaje odgryw ać znaczącą rolę różnica między silami oddziaływania A-A.B-BiA-B. a wskutek tego wzrasta wzajemna miesz-alność (do zaniku rozwarstwienia cieczy).

Zależność wzajemnej rozpuszczalności cieczy od składu układu A-B-C oraz temperatury przedstawia się w trójwy miarowym układzie współrzędnych skład - temperatura (graniastosłup, którego podstawą jest tróik .it CnbKO. Na co najmniej    jednej ze ścian graniastoslupa (np A-B-T) musi

się znajdować wykres fazowi układu dwuskładnikowego z obszarem ograniczonej micszalności cieczy Zakres tego obszaru oraz odpowiedniej trójwymiarowej przestrzeni współistnienia dwóch laz ciekłych zwykle zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury W w iększości układów występuje górna graniczna temperatura micszalności (na ścianie graniastoslupa lub w jego wnętrzu).

W niższej temperaturze przestrzeń współistnienia dwóch cieczy może sę łączy ć z przestrzenią współistnienia cieczy z fazą stalą. Mieści się ona pod powierzchniami roztworów nasy conych składnikami A. B i C Kształt tych pow ierzchni zależy od rodzaju wykresów fazowych dla układów podwójnych A-B. B-C i C-A (ściany graniostoshipa). Na liniach wspólnych dla sąsiednich powierzchni nasy conych    roztworów (np. nasy conych składnikami A i B) leżą punkty określające

temperaturę i skład cutektyków podwójnych, zawierających trzeci składnik (np. równowaga A(BC)»B(AC)+ciecz). Ukbd ma jeden cutckiyfc potrójny, bez y(0i8ULywcfelHb:-Na trójkątnych izotermicznych przekrojach graniastoslupa znajdują się linie przecięcia powierzchni roztworów nasyconych, które ograniczają obsźaiy współistnienia faz. (np nasyeswego roztworu z kryształami lub dwóch współistniejących cieczy) Obszary współistnienia są przecinane cięciwami równowagi Cięciwy łączą punkty określające stężenia składników A. B i C we współistniejących fazach Ilościowe udziały obu faz w dwufazowej mieszaninie określa się korzystając z reguły djftwip.nl.

Jodnostopniowa ekstrakcja prosta potęga na zmieszaniu (np. w rozdzielaczu) określony ch ilości roztworu surowego (n. produkt syntezy chemicznej w wodnym roztworze) i czystego rozpuszczalnika wtórnego tnp. eteru) Punkt opisujący chemiczny skład całej zawartości rozdzielacza leży na linii prostej łączącej wierzchołek trOjkąta. w który m stężenia ekstrahenta jest równe 100% z punktem określającym skład roztworu surowego Miejsce punktu na tej prostej zależy od proporcji cieczy wprowadzonych do rozdzielacza. Po doprowadzeniu do stanu równowagi warstwę wodną można przenieść do drugiego ro/d/icbczo i dodać do niej drugą porcję czystego rozpuszczalnika organicznego Czynności wytrząsania cieczy. oddzielania warstwy wodnej i ekstrahowania czystym rozpuszczalnikiem mogą być powtarzane wielokrotnie, aż do osiągnięcia pożądanego stopnia odzyskania związku cliemiczncgo z roztwotu wodnego. Dysponując ograniczoną ilością czystego

rozpuszczalnika można przeprowadzić ekstrakcję kilkoma dużymi porcjami, lecz zastosowanie większej liczby małych porcji umożliwia odzyskanie większej ilości preparatu

Postępowanie bardziej efektywne polega na stosowaniu mało stężonych ekstraktów organicznych do ekstrakcji z ze stężonych roztworów wodnych Jest to istotą (Astrakcji zwykłej wielokrotnej, wykonywanej w laboratoriach z użyciem rozdzielaczy, łub przcciwprądowej ekstrakcji ciągłej, stosowanej w przemyśle.

5. liczba stopni swobody » charakterystycznych obszarach równowag fazowych wody.

Ilość stopni swobody ..s" - oznacza liczbę zmiennych intensywnych, których wartości można zmieniać dow\>ir\te(w pewnych szerokich granicach) przy czym zmiana u wywołując naruszenie równowagi, nie spowoduje zmiany ilości faz ani ilości składników w nowym sianie równowagi, jaki ustali się w układzie.

W układzie trójskładnikowym zgodnie z regułą faz Gibbsa (patrz ćwicz VII) ilość zmiennych niezależnych (s) wynosi

S-3-P+2-5-P

pozostałe zaś 3(p -1) $4 jednoznacznymi ich funkcjami

Dla przedstawienia tych zależności posługujemy się. podobnie jak w przypadku układów dwuskładnikowych, odpowiednimi wykresami fazowymi Ze względu na zbyt dużą ilość zmiennych w tym układzie, aby przedstawić wykresy fazowe na płaszczyźnie, ustalamy wartości dwóch zmienny ch, najczęściej temperatury i ciśnienia.

Wyróżniamy uzy typy mieszanin trójskładnikowych.

I tylko ciecze A 1 B wykazują ograniczoną rozpuszczalność.

2.    ciecze A 1B oraz A i C wykazuję ograniczona rozpuszczalność.

3.    ciecze A i B, A i C. B i C wy kazują ograniczoną rozpuszczalność.

C

A    BA    B    ^A    &

Rys. Trójkąty stfteń Gibbsa dla układów trójskładnikowych: a) tylko ciecze A1B wykazują ograniczoną rozpuszczalność. b) ciecze A i B ora: A 1C wy kazują    ograniczoną rozpuszczalność, c)

tucze AlB.AlC.BtC wykazują ograniczoną    rozpuszcza Inoii / obszary jednofazowe. U - obszary

dwufazowe

7. Trójką! stężeń Gibbsu. jego właściw ości

Trójkąt stężeń Gibbsa - swoista postać w\ kresu fazowego dla układu tennodyr 'nv-c/i>cgo zawierającego trzy składniki chemiczne, z których wszystkie są ciekłe lub tworzą z sobą ciekłe roztwory. Z trójkąta tego można wywnioskować, czy po zmieszaniu określonych ilości trzech różny ch związków chemicznych Otrzyma się jeden roztwór, dwa nic mieszające się ze sobą roztwory, czy też związki te nic będą się z sobą w ogóle mieszały.

Trójkąty Gibbsa są zawsze rysowane dla określonej lernjję; aron i piiycnu. Trójkąt    Gibbsa dla

tego samego układu w innej temperaturze albo ciśnieniu może mieć zupełnie inny przebieg.

Wykres ten ma postać trójkom rówiiobcc/ncgo. którego w ierzchołki odpowiadają czystym pojedynczym składnikom A, B. i C. Boki trójkąta opisują skład procentowy lub częściej nłiimki molowe zawartości par składników, odpowiednio: AB. AC i BC. Miejsce przecięcia się trzech prostych prostopadły ch do beków trójkąta z tymi bokami, gdy są    one poprowadzone w taki sposób aby wszystkie

tizy przecinały się w jednym punkcie wewnątrz trójkąta, wyznacza rzeczy w iste stężenie składników dla tego punktu

Na wykresie zaznacza się tzw. friiiędy czyli krzywe graniczne K>/p‘.iS«żulQói£! odpowiednich par składników, dzięki czemu można w prosty sposób odczytać z trójkąta, czy przy określonym stężeniu składników A. B. C układ będzie jedno, dwu czy trói' vowv.