Равновесия конденсированных фаз и критические явления в трех- и четырехкомпонентных системах

• Автор: Черкасов, Дмитрий Геннадиевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 297 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. РАВНОВЕСИЯ КОНДЕНСИРОВАННЫХ ФАЗ В ЧЕТВЕРНЫХ СИСТЕМАХ
1.1. Методы изображения состава четверных систем и применение
правила фаз
1.2. Концепция Мерцлинао преобладающем взаимодействии
компонентов
1.3. Равновесие двух жидких фаз. Монотектическое равновесие
1.4. Равновесие трех жидких фаз и критические явления
высшего порядка
1.5. Равновесие трех жидких и одной твердой фаз
2. ТОПОЛОГИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ФАЗОВЫХ ДИАГРАММ ЧЕТВЕРНЫХ СИСТЕМ СО ЛЬ-ТРИ РАСТВОРИТЕЛЯ
2.1. Применение метода топологической трансформации для вывода схем фазовых диаграмм тройных и четверных систем
2.2. Схема топологической трансформации фазовых диаграмм четверных систем соль-три растворителя
2.3. Подбор двойных и тройных составляющих систем для
моделирования четверных систем
3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Характеристика используемых веществ, их очистка
и идентификация
3.2. Методы исследования фазовых равновесий и определения составов равновесных фаз
3.2.1. Метод изотермического титрования
3.2.2. Изотермический метод сечений
3.2.3 Визуально-политермический метод
3.3. Методы определения составов критических точек
3.4. Общие замечания и условные обозначения фаз
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ, КРИТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ТРОЙНЫХ ЖИДКОСТНЫХ СИСТЕМАХ
И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Система вода-изопропиловый спирт-н.октан
4.2. Система вода-изопропиловый спирт-толуол
4.3. Сравнительная характеристика изученных систем
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ, КРИТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ТРОЙНЫХ СИСТЕМАХ СО ЛЬ-БИНАРНЫЙ РАСТВОРИТЕЛЬ
С РАССЛАИВАНИЕМ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Система вода-изопропиловый спирт-хлорид калия
5.2. Система вода-изопропиловый спирт-бромид калия
5.3. Сравнительная характеристика изученных систем
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ, КРИТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ЧЕТВЕРНЫХ СИСТЕМАХ СОЛЬ-ТРИ РАСТВОРИТЕЛЯ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
6.1. Подбор четверных систем для исследования и прогнозирование их
фазового поведения
6.2. Система вода-изопропиловый спирт-н.октан-бромид калия
6.2.1. Топологическая трансформация фазовой диаграммы
системы
6.2.2. Топология объема трех жидких фаз и определение координат грикритической точки
6.3. Система вода-изопропиловый спирт-толуол-бромид калия. Топологическая трансформация фазовой диаграммы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Широкое применение многокомпонентных систем с равновесиями конденсированных фаз в различных отраслях промышленности и научных исследованиях требует постоянного развития теории фазовых равновесий и оптимизации процесса исследования фазовых диаграмм. Практическая ценность равновесной фазовой диаграммы общеизвестна. Фазовая диаграмма является не только методом изображения и обобщения численных данных, но и самостоятельным инструментом исследования фазовых равновесий. Классический путь от физической модели молекулярных взаимодействий к уравнению состояния и набору фазовых диаграмм пока не доводит исследователя до количественного предсказания относительно простых систем и даже на качественном уровне не реализован применительно к диаграммам сложных многофазных многокомпонентных систем. Анализ известных типов диаграмм состояния и установление закономерностей их топологической трансформации с изменением параметров равновесия позволяют в обход нерешенных теоретических и расчетных проблем обнаруживать новые типы фазовых диаграмм. Поэтому разработка схем топологической трансформации фазовых диаграмм различных многокомпонентных систем является весьма актуальной задачей. Такие схемы позволяют целенаправленно вести поиск систем и условий для синтеза новых соединений с заданными свойствами, для стабилизации того или иного практически используемого фазового состояния, для прогнозирования и объяснения фазового поведения смесей в процессах жидкостной экстракции и высаливания и т.д. Вопросы топологической трансформации фазовых диаграмм трех- и четырехкомпонентных систем при изменении температуры, являющиеся предметом настоящей работы, представляют большой теоретический и практический интерес.
Данная работа является составной частью систематических исследований, проводимых на кафедре общей и неорганической химии Саратовского госуниверситета, и выполнена по единому заказ-наряду Минобразования
целью подтверждения разрабатываемых ими термодинамических моделей трикритических смесей [71, 76].
В последующие годы Мерцлин, Никурашина и сотр. исследовали равновесие трех жидких фаз, возникающее из трикритической точки, изотермически в трех [25, 77] и политермически в восьми [31, 55, 58, 60, 78-85] четверных системах. В большинстве этих систем (№№ 1-5, 13, 15 -17; см. габл. 1.4.1) определены координаты трикритических точек. Интересно отметить, что в системе вода-фенол-пиридин-и.гексан (№5) с наличием химического соединения между фенолом и пиридином обнаружены две трикритичеекие точки при различных составах [55, 58]. В этих работах были подтверждены следующие положения гипотезы Мерцлина-Мочалова [18, 22]: 1) обьем трех жидких фаз уменьшается с повышением температуры;
2) температура, соответствующая трикритической точке, является наивысшей температурой существования трех жидких фаз; 3) объем трехфазного состояния при постоянной температуре заключен между двумя критическими подами, которые в пространстве располагаются под некоторым утлом одна к другой. Кроме того, эти исследования подтвердили выведенные теоретически Мочаловым [22] и Ильиным [25] диаграммы всевозможных концентрационных разрезов изотермического объема трех жидких фаз.
На основании полученных дан- 1_ц
пых Илыш[25] предложил изобра-

областей расслаивания пограничных *-*1 тройных систем линиями обычных
жать объем трех жидких фаз схематически внутри тетраэдра состава следующим образом (рис. 1.4.4). Здесь показано, что критические конечные точки Кл и К2з связаны с критическими точками К’ и К"