skan0174

Roztwory i równowagi fazowe 177

m_h - m

b'-P

h-P

100 -

35 - 33.24

---= 2 64 e

100-33,24    ’    ³

W tej temperaturze pojawia się dodatkowa faza - Na₂S0₄ • 10H₂O. Układ jest inwariantny i, aby temperatura mogła się zmienić, musi zniknąć jedna z obecnych w układzie faz (tu - sól bezwodna). Następuje krystalizacja soli uwodnionej Na₂S0₄ + 10H₂O —> Na₂S0₄ • 10H₂O. Przereagowuje cała ilość soli bezwodnej, a także część siarczanu z roztworu P. Po zakończeniu reakcji masa roztworu nip wyniesie

nip = m

f-b'

f~P

= 100 -

44,09 - 35 44,09 - 32,24

83,78 g.

W roztworze tym znajduje się 83,78 • 0,3324 = 27,85 g Na₂S0₄; reszta, czyli 7,15 g, jest w uwodnionej soli.

Układ odzyskał 1 stopień swobody i skład roztworu zmienia się wzdłuż linii PE. Maleje rozpuszczalność Na₂S0₄, a zatem maleje ilość roztworu (reguła dźwigni), a także coraz więcej soli przechodzi w postać uwodnioną.

W chwili osiągnięcia temperatury eutektycznej układ znajduje się w punkcie b". Masa roztworu E, ?>?_E, wyniesie

m_E = m

d-bⁿ

d-E

= 100-

44,09 - 35 44,09 - 4,03

22,69 g,

z tym że ilość Na₂S0₄ w roztworze zmniejszyła się do 22,69 • 0,0403 = 0,91 g. Reszta jest w postaci soli glauberskiej. Układ stał się inwariantny, gdyż doszła nowa faza - lód.

Gdy zniknie ostatnia kropla roztworu (cały siarczan zostanie uwodniony), w układzie będą znów tylko 2 fazy - lód i hydrat. Ich ilości obliczymy, jak poprzednio, z reguły dźwigni. Masa lodu wyniesie 20,62 g, a w 79,38 g hydratu Na₂S0₄ • 10H₂O jest 35 gNa₂S0₄.

Tabela 4.15. Bilans 35 g Na₂S0₄ (p - początek, k - koniec krystalizacji)

f[°C]	60	32,38		-1,2
punkt na rys. 4.26	h	b'		b	//
		P	k	P	k
w roztworze, g	29,45	32,36	27,85	0,91	0
w fazie stałej, g	5,55	2,64	7,15	34,09	35,0

Dla układu trójskładnikowego liczba stopni swobody wynosi n — 5-/3, a ponieważ minimalna liczba faz fi może być równa 1, zatem do przedstawienia równowagi w tym układzie potrzeba czterech zmiennych — T, p i dwóch stężeń.