• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Mieszalność cieczy

    Przeczytaj także...
    Lipofilowość (lipofilność) – skłonność cząsteczek chemicznych do rozpuszczania się w tłuszczach, olejach oraz rozpuszczalnikach niepolarnych jak heksan czy toluen. Cząsteczki lub fragmenty cząsteczek lipofilowych są najczęściej hydrofobowe i niepolarne, ale pojęcia te nie są tożsame. Pojęciem przeciwstawnym do lipofilowości jest lipofobowość. Nie należy mylić lipofilowości z liofilowością.Tetrahydrofuran (THF) (nazwa systematyczna – oksolan) to organiczny związek chemiczny z grupy eterów cyklicznych, będący pochodną furanu, stosowany głównie jako uniwersalny rozpuszczalnik organiczny. Jego dawna nazwa to czterowodorofuran.
    Izopropanol (propan-2-ol, alkohol izopropylowy), (CH3)2CHOH – organiczny związek chemiczny z grupy alkoholi. Jest najprostszym alkoholem drugorzędowym. Ma jeden izomer podstawnikowy, propan-1-ol.

    Mieszalność cieczy jest zjawiskiem, które dotyczy cieczy o zbliżonych właściwościach (znana reguła "podobne w podobnym"), np. ciecze polarne mieszają się z innymi cieczami polarnymi, ciecze niepolarne mieszają się dobrze z innymi cieczami niepolarnymi (zobacz np. napięcie powierzchniowe, heteroazeotrop, heterozeotrop).

    Obróbka cieplna – zbiorcza nazwa obróbek materiałów metalowych polegających na odpowiednim nagrzewaniu, wygrzewaniu i chłodzeniu do zadanych temperatur i z określoną szybkością, w celu zmiany własności stopu w stanie stałym. Celem stosowania operacji i zabiegów obróbki cieplnej jest np. zmiana własności mechanicznych i plastycznych poprzez zmianę struktury. Operacje te przeprowadza się również z zastosowaniem dodatkowych czynników np. obróbki mechanicznej lub chemicznej.Destylacja z parą wodną – destylacja z użyciem strumienia nasyconej lub przegrzanej pary wodnej, prowadząca do otrzymywania kondensatów dwufazowych (faza wodna i organiczna), odbieranych w temperaturze niższej od temperatury wrzenia najniżej wrzącego składnika mieszaniny (zobacz heteroazeotrop).

    Rozróżnia się:

  • nieograniczoną mieszalność – mieszanie w dowolnych proporcjach cieczy A i B prowadzi zawsze do powstania 1 fazy ciekłej, np. woda i alkohol etylowy lub woda i aceton mieszają się ze sobą w dowolnych proporcjach
  • ograniczoną (częściową) mieszalność – po zmieszaniu dwóch ciekłych składników A i B może powstać roztwór B w A oraz roztwór A w B, oddzielone od siebie powierzchnią fazową.
  • Jeżeli ograniczona mieszalność występuje w pewnym przedziale temperatur, wówczas rozróżnia się:

    Gliceryna, glicerol (łac. Glycerolum) – organiczny związek chemiczny z grupy cukroli; najprostszy trwały alkohol trójwodorotlenowy (triol).Wykres fazowy (diagram fazowy) – dla różnych faz pozostających w stanie równowagi – zależność składu danej fazy od składu innej fazy; wykres taki zawiera informację na temat obszarów lub punktów współistnienia, w których istnieją jednocześnie różne fazy.
  • dolną temperaturę krytyczną mieszalności – poniżej tej temperatury występuje nieograniczona mieszalność, natomiast powyżej – ograniczona
  • górną temperaturę krytyczną mieszalności – powyżej tej temperatury występuje nieograniczona mieszalność, natomiast poniżej – ograniczona
  • Przykładami układów, w których występuje zarówno górna jak i dolna krytyczna temperatura mieszalności, są układy wodanikotyna i woda–tetrahydrofuran (THF). Na wykresach równowagi przedstawia się np. w układzie współrzędnych temperatura – udziały składników układu, granicę obszaru współistnienia obu faz ciekłych. W polu otoczonym tą linią znajdują się punkty określające skład całego układu. Składy faz ciekłych, znajdujących się w równowadze termodynamicznej wyznaczają odpowiednie izotermy, przechodzące przez te punkty. Stosunek ilości obu faz w wybranej temperaturze określa się na podstawie reguły dźwigni (odległości punktu opisującego układ od granic obszaru dwufazowego). Wraz ze zmianami temperatury skład obu cieczy (zawartość składników) i ilościowe udziały faz w mieszaninie ulegają równoczesnym zmianom.

    Wazelina – substancja mazista, dość rzadka, bezwonna, niskotopliwa, niewysychająca, koloru od białego poprzez żółty do brązowego - we wszystkich wypadkach dość prześwitująca. Jest mieszaniną węglowodorów parafinowych (alkanów) z pogranicza stałego i ciekłego stanu skupienia w normalnych warunkach otoczenia (temperatura topnienia 35–45 °C) – głównie są to dokozan (C22H46) i trikozan (C23H48). W innych wersjach może wykazywać wyższą temperaturę topnienia (36–60 °C) i zawierać głównie nasycone węglowodory zawierające >25 atomów węgla.Heterozeotrop – układ ciecz-para, w którym nie występuje punkt azeotropowy, a występuje obszar ograniczonej mieszalności cieczy, połączony z obszarem współistnienia cieczy i pary. Na wykresach fazowych odniesionych do układów dwuskładnikowych i stałego ciśnienia znajduje się odcinek izotermy, na którym mieszczą się punkty określające skład pary i obu współistniejących z nią cieczy. Para zawiera więcej składnika o większej lotności niż obie ciecze. Skład pary i temperatura heterozeotropu nie zależą od udziałów obu faz ciekłych układzie, co jest konsekwencją reguły faz Gibbsa.

    Wodny roztwór tetrahydrofuranu (THF) o stężeniu 30–70% jest w temperaturze około 150 °C jednofazowy. W czasie jego chłodzenia obserwuje się, że w temperaturze 130–140 °C staje się mętny (zaczyna się wydzielać druga faza ciekła), po czym można zauważyć rozwarstwienie obu cieczy. Rozwartwienie zanika w temperaturze 70–90 °C (zależnej od stężenia THF).

    Heteroazeotrop – trójfazowa mieszanina azeotropowa, czyli taki azeotrop, w którym z parą współistnieją różne niemieszające się roztwory, np. dwie fazy ciekłe (w przypadku układów dwuskładnikowych). Na wykresach fazowych odniesionych do stałego ciśnienia znajduje się odcinek izotermy, którego końce określają zawartości składników w obu współistniejących roztworach (roztwory wzajemnie nasycone). Punkt określający skład pary leży pomiędzy nimi. Skład pary nie zależy od udziałów obu faz ciekłych w układzie – nie ulega zmianom dopóki w układzie znajdują się oba roztwory, co jest konsekwencją reguły faz Gibbsa.Nikotyna – organiczny związek chemiczny z grupy alkaloidów pirydynowych. Naturalnie występuje w liściach i korzeniach tytoniu szlachetnego (Nicotiana tabacum).

    Obszary ograniczonej mieszalności w fazie ciekłej mogą łączyć się z obszarami równowagi ciecz–ciało stałe (np. krystalizacja z roztworów dwufazowych) lub ciecz–para. W układach ciecz–ciecz–para występuje wówczas heteroazeotropia lub heterozeotropia. Przemiany zachodzące w stanie równowagi dwóch cieczy z fazą stałą są wykorzystywane w procesach ekstrakcji. W tego rodzaju układach występują tzw. punkty inwariantne (niezmiennicze, zerozmienne), co wynika z reguły faz Gibbsa. Zgodnie z regułą układy dwuskładnikowe nie mają stopni swobody, gdy w równowadze znajdują się trzy fazy, na przykład dwie ciecze i kryształy, lub dwie ciecze i para. W czasie chłodzenia lub ogrzewania takiego układu obserwuje się "przystanek" (plateau). Temperatura nie zmienia się, dopóki jedna z faz nie zniknie.

    Przemiana fazowa (przejście fazowe) – proces termodynamiczny, polegający na przejściu jednej fazy termodynamicznej w drugą, zachodzący w kierunku zapewniającym zmniejszenie energii swobodnej układuPolarność – właściwość indywiduów chemicznych polegająca na występowaniu w nich elektrycznego momentu dipolowego w wyniku nierównomiernego rozłożenia cząstkowych ładunków elektrycznych w ich objętości.
  • Przykladowe wykresy fazowe
  • Wykres fazowy układu tetrahydrofuran–woda
    z górną i dolną temperaturą krytyczną mieszalności cieczy

  • Obszar współistnienia dwóch cieczy (2' i 2") z górną krytyczną temperaturą mieszalności;
    powyżej zeotrop – układ para (1) – ciecz (2)

  • Heterozeotropia.
    Układ z temperaturą równowagi pary (1) i dwóch cieczy (2 i 3)

    Reguła dźwigni – zasada interpretacji wykresów fazowych, umożliwiająca określanie udziałów dwóch faz znajdujących się w stanie równowagi w obszarach współistnienia. Użycie pojęcia "dźwignia" wskazuje analogię do klasycznej dźwigni – podstawowej maszyny prostej, która znajduje się w równowadze mechanicznej, gdy są sobie równe iloczyny siły (F) przez długość ramienia (r).Pirydyna (C5H5N) – organiczny sześcioczłonowy aromatyczny związek heterocykliczny z grupy azyn. Jest to bezbarwna ciecz, o charakterystycznym zapachu, mieszająca się z wodą w każdym stosunku. Jest silnie higroskopijna. Z wodą tworzy monohydrat, różniący się właściwościami od czystej pirydyny. Ma właściwości słabo zasadowe, z mocnymi kwasami tworzy krystaliczne sole pirydyniowe. W reakcji pirydyny z halogenoalkanami powstają czwartorzędowe sole amoniowe. Produktem całkowitego uwodornienia pirydyny jest piperydyna. Pirydyna jest otrzymywana ze smoły pogazowej lub na drodze syntetycznej z acetylenu i kwasu cyjanowodorowego. Obecność pirydyny stwierdzono w bardzo wielu roślinach, często ma ona wpływ na zapach organów, w których występuje. Pierścień pirydynowy obecny jest w wielu istotnych związkach organicznych, takich jak witamina PP i B6.
  • Heteroazeotropia.
    Układ z temperaturą równowagi pary (1) i dwóch cieczy (2 i 3)

  • Układ z temperaturą równowagi dwóch cieczy (1' i 1") i fazy stałej (3)

  • Równowaga ciecz-ciało stałe w układzie trójskładnikowym z obszarem ograniczonej mieszalności cieczy

  • Występowanie analogicznych zjawisk ograniczonej mieszalności składników w stopach metali umożliwia ich skuteczne uplastycznianie lub utwardzanie metodami obróbki cieplnej (np. obróbka cieplna stopów żelaza).

    Język polski (polszczyzna) – język naturalny należący do grupy zachodniosłowiańskich (do których należą również czeski, słowacki, kaszubski, dolnołużycki, górnołużycki i wymarły połabski), stanowiących część rodziny indoeuropejskiej.Równowaga termodynamiczna – pojęcie stosowane w termodynamice. Oznacza stan, w którym makroskopowe parametry układu, takie jak ciśnienie, objętość i wszystkie funkcje stanu, są stałe w czasie. Na równowagę termodynamiczną składają się: równowaga chemiczna (brak makroskopowego przepływu cząstek i reakcji chemicznych), mechaniczna (nie występują niezrównoważone siły) i termiczna (nie występuje przepływ energii).

    Liczba mieszalności[]

    Rozpuszczalnikom organicznym przypisać można empiryczną wartość liczbową mieszalności w skali 1–31. Wzorcem najwyższej hydrofilowości o wartości 1 jest gliceryna, a wzorcem najwyższej lipofilowości o wartości 31 jest wazelina. Rozpuszczalniki, których różnica w liczbie mieszalności jest mniejsza niż 16 są zazwyczaj wzajemnie mieszalne. Dlatego rozpuszczalniki o liczbie mieszalności ok. 16 są zwykle mieszalne z wszystkimi innymi rozpuszczalnikami. Należą do nich np. pirydyna i izopropanol.

    Obszar współistnienia – zestaw współrzędnych (fazowych) na wykresie fazowym, dla których współistnieją jakieś konkretne fazy (2 lub więcej). Współrzędnymi na wykresie fazowym są tzw. wielkości intensywne, jak ciśnienie, temperatura, stężenie.Ekstrakcja – wyodrębnianie składnika lub składników mieszanin metodą dyfuzji do cieczy lepiej rozpuszczających te związki chemiczne. Pojęcie ekstrakcji odnosi się najczęściej do procesów prowadzonych w układach ciecz – ciecz, w obszarze ograniczonej mieszalności. Ekstrakcją nazywa się również analogiczny proces, prowadzony w układach ciecz – ciało stałe (ługowanie, enfleurage).

    Zobacz też[]

  • przemiana fazowa
  • wykres fazowy
  • destylacja z parą wodną
  • Przypisy

    1. Stanisław Bursa: Chemia fizyczna. Wyd. Wyd. 2 popr. Warszawa: Państ. Wydaw. Naukowe, 1979. ISBN 83-01-00152-6. (pol.)
    2. Janusz Ciborowski: Podstawy inżynierii chemicznej. Warszawa: WNT, 1965. (pol.)
    3. Janusz Ciborowski: Inżynieria chemiczna. Wyd. II. Warszawa: PWT, 1955. (pol.)
    4. Yizhak Marcus: The Properties of Solvents. Wiley, 1998, s. 175–186. ISBN 0 471 98369 1.
    Woda (tlenek wodoru; nazwa systematyczna IUPAC: oksydan) – związek chemiczny o wzorze H2O, występujący w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – lodem. Słowo woda jako nazwa związku chemicznego może się odnosić do każdego stanu skupienia.Kontrola autorytatywna – w terminologii bibliotekoznawczej określenie procedur zapewniających utrzymanie w sposób konsekwentny haseł (nazw, ujednoliconych tytułów, tytułów serii i haseł przedmiotowych) w katalogach bibliotecznych przez zastosowanie wykazu autorytatywnego zwanego kartoteką wzorcową.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Napięcie powierzchniowe – zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą, dzięki któremu powierzchnia ta zachowuje się jak sprężysta błona. Napięciem powierzchniowym nazywa się również wielkość fizyczną ujmującą to zjawisko ilościowo: jest to energia przypadająca na jednostkę powierzchni, lub praca potrzebna do rozciągnięcia powierzchni o tę jednostkę.
    Reguła faz lub reguła faz Gibbsa – zależność obowiązująca dla każdego układu będącego w równowadze termodynamicznej, łącząca liczbę faz w układzie, liczbę składników niezależnych oraz liczbę stopni swobody:
    Stopień swobody - w fizyce minimalna liczba niezależnych zmiennych opisujących jednoznacznie stan (modelu) układu fizycznego, w termodynamice liczba niezależnych zmiennych stanu, które można zmieniać nie powodując zmiany stanu (rodzaju i liczby faz).
    Gemeinsame Normdatei (GND) – kartoteka wzorcowa, stanowiąca element centralnego katalogu Niemieckiej Biblioteki Narodowej (DNB), utrzymywanego wspólnie przez niemieckie i austriackie sieci biblioteczne.
    Aceton (nazwa systematyczna: propanon) – organiczny związek chemiczny z grupy ketonów, najprostszy keton alifatyczny. Ma ostry, charakterystyczny zapach. Miesza się w każdych proporcjach z wodą, etanolem, eterami i innymi ketonami o niskiej masie cząsteczkowej.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.038 sek.