汽液平衡相圖的理解

相圖在從脂肪和油中分離成分或將一種成分溶解在另一種液體中時非常有用。在這篇評論中，我想簡要說明如何閱讀雙組分系統的相圖。

什么是相圖

在學校科學時代，我們學習了物質的三種狀態（固體、液體、氣體），但物質的狀態是溫度和壓力，所以冰在0°C時變成水，水在100°C時變成水蒸氣. 決定一一了。顯示三種狀態中哪一種狀態穩定的相圖或狀態圖稱為相圖或狀態圖。如果您在圖書館查閱 Science Chronology (Maruzen) 或 Basics of Chemistry Handbook (Maruzen)，您可以獲得有關各種物質相圖的信息。相圖存在于混合物和純物質中。

飽和脂肪酸和正己烷二組分氣液平衡相圖

圖1 棕櫚酸-正己烷雙組分體系相圖

右圖為飽和脂肪酸的主要成分之一的棕櫚酸和正己烷二組分體系固液平衡的相圖，作為混合物相圖示例. 棕櫚酸是棕櫚油等植物油中含有的成分之一，是脂肪酸的一種。作為醋的成分的醋酸也包含在脂肪酸組中，但脂肪酸的分子量比醋酸大，難以蒸發。棕櫚酸在室溫下是固體。另一方面，正己烷是重質燃料油A中所含的成分之一，在常溫下為液體。圖中縱軸表示溫度，橫軸表示棕櫚酸與正己烷的比例。（因為是按重量計算的，所以叫做重量分數。）這個數字是大氣壓下的，但是對于正常操作來說已經足夠了。讓我們看看如何閱讀該圖。

圖中有兩條黑色實線，但從上往下分別稱為液相線和固相線。圖中兩端為100%棕櫚酸或100%正己烷的相態，從與液相線的交點處可讀出熔點分別為63℃和18℃。在液相線以上，棕櫚酸和正己烷的混合物單獨放置時變成均勻的液體，在固相線以上，則整體變成固體。夾在液相線和固相線之間的部分不能作為單相存在，當處于這種狀態時，混合物終會分離成液體和固體。

例如，考慮按重量計 50% 的棕櫚酸和正己烷的混合物。如果棕櫚酸的重量分數上升到 50%，它與 18°C 的固相線和 53.6°C 的液相線相交，所以當混合物從低溫加熱時，18 你可以看到它開始℃時熔化，53.6℃時變為全液態。它在18-53.6°C之間分離成液體和固體，但關于分離的液體和固體的信息也可以從圖中讀出。如果溫度為 40°C，尋找 40°C 處液相線和固相線的交點。在與液相線的交點處，棕櫚酸的質量分數為12%，固相線很難理解，但在100%的棕櫚酸處。這是40°C時液體和固體的組成，可以看出純棕櫚酸的固體浸沒在溶解有12%棕櫚酸的正己烷溶液中。

一旦你知道了這一點，你還可以計算液體和固體的數量。首先假設有100g樣品，如果40℃下固體的量為X(X)g，則液體為(100--X)g。由于固體是純棕櫚酸，所以固體中所含的棕櫚酸量為Xg，但由于液體中所含的棕櫚酸量為(100-X)×0.12g，所以在該固體中的棕櫚酸總量為(100-X)×0.12g。液體和固體是 X +。它將是 (100 --X) x 0.12g。另一方面，由于開始時有100g的樣品，棕櫚酸的重量分數為50%，所以棕櫚酸的總量可以寫成100×0.50=50g。由于棕櫚酸即使改變溫度也不會消失，所以方程應為X + (100 --X) × 0.12 = 50，求解時，X = 43，純棕櫚酸在40°C。發現得到43g固體酸和57g含有12％棕櫚酸的正己烷溶液。

即使組分數量增加到三個或四個，也可以使用這里描述的方法，但是在兩個組分的情況下，可以更容易地計算液體和固體的量。在40℃的情況下，固體原來是50%的棕櫚酸，現在是100%，所以增加了（100-50）%。另一方面，液體從 50% 變為 12%，比 (12-50) = -38 少 38%。為彌補這一點，固液比應為 38:50（或 1/50:1/38）。如果總重量為 100g，則固體為 43g，液體為 57g，這與之前計算的值一致。順便說一下，這些50-12和100-50對應于圖1中40°C線上組合物的50%位置到液相線和40°C線的交點的距離。因此，建議根據組合物的位置確定重量，使其與到液相線的距離成反比。這完全相當于一個天平或“杠桿”，桿長在右邊50，左邊38，左右的重量為1，平衡左右的力。它是類似于設置 / 50: 1/38 = 38:50。這就是為什么這種方法被命名為“手的法則”。