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zhangxue1124

金虫 (小有名气)

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[求助] 异丙醇与水的共沸组成与压力的关系

我知道常压下异丙醇和水的共沸组成中含水量是12.1%，那么不同压力下的共沸物中含水量是不是不同？如真空度是0.1MPa？有没有关于异丙醇与水在不同压力下的共沸温度、共沸组成的对照表或计算公式呢？

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1楼 2013-07-19 17:24:12

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sddtc888

至尊木虫 (著名写手)

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【答案】应助回帖

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m0378: 回帖置顶 2013-07-21 02:15:35
m0378: 金币+3, 解释很详细，码字也很辛苦 2013-07-21 02:16:40
zhangxue1124(费姚永芬代发): 金币+10 2015-02-28 11:18:06

不同压力下的共沸物中含水量肯定是不同的，这个可以用相率来解释！
当然，结合相图和数学知识，也可以这么看：
（1）我们看的是温度T关于组成x（液相组成）、y（气相组成）的相图，那么这个相图的先决条件是在“一定压力下”
（2）相图有两条线，一条是T和x的曲线，即x = X(T)，还有一条是T和y的曲线，即y = Y(T)
（3）共沸组成要求 x=y，即 X(T)=Y(T)，即可解出温度T，这个就是共沸温度，同时也可以解出共沸组成 x 和 y
（4）前面说了相图的先决条件是在“一定压力下”，因此，实际上x不仅是温度函数，也是压力函数，即x = X(T，P)；同理y = Y(T，P)。所以根据共沸组成要求 x=y，所以 X(T，P) = Y(T，P)，即共沸温度T可以表示成压力P的函数，即T=T(p)，将T=T(P)反代回 x = X(T，P)和y = Y(T，P)，即发现共沸组成 x，y是压力P的函数，不同压力下的共沸物中含水量肯定是不同的！

我们以前在物理化学书中学过理想溶液，理想溶液是不会形成共沸物的，因此，共沸物是一种严重偏离理想溶液的溶液，形成这种现象的原因是组成溶液的两种物种之间的特殊的分子间作用力造成的。但不同的共沸体系的分子间作用力，如异丙醇/水共沸体系中异丙醇和水之间的分子间作用力，与乙醇/苯共沸体系中乙醇和苯之间的分子间作用力差别非常大，因此没有一种通用的判断变化趋势的方法，即使你知道了异丙醇和水之间的分子间作用力的具体形式，也要通过统计力学计算才能得出一个变化趋势的公式（况且异丙醇和水之间的分子间作用力目前还不知道具体形式）！

异丙醇与水在不同压力下的共沸温度、共沸组成的对照表或计算公式，貌似也没有！

至于实验，最简单的方法就是在真空度为0.1MPa这个压力下，去绘制异丙醇和水的相图，在相图上找到液相组成x 和气相组成y 这两条曲线的交点，交点所对应的温度和组成就是共沸温度和共沸组成。

相图具体怎么通过实验绘制，可以参考相关的《物理化学实验》教材！

至于气相色谱，还有液相色谱，在绘制相图时，可以用来定量测定异丙醇/水体系气液达到平衡时的气相组成和液相组成，从而辅助绘制相图！

[ Last edited by sddtc888 on 2013-7-21 at 00:36 ]