12. О взаимной растворимости жидкостей
Если привести в соприкосновение две какие-либо жидкости, то в зависимости от их природы можно наблюдать следующие типы растворов:
1. Жидкости вполне смешиваются друг с другом при любых температурах, давая однородный раствор.
2. Жидкости сложной молекулярной структуры только частично растворяются друг в друге.
Такие растворы распадаются на две фазы, различные по своим физическим свойствам. Каждая из фаз представляет собой насыщенный раствор одного из компонентов в другом.
Примерами таких растворов могут служить жидкие растворы: вода — фенол, метиловый спирт — гексан и т. д.
Гетерогенная система, состоящая из двух фаз: раствора воды в феноле (более тяжелая фаза) и раствора фенола в воде, — может находиться в равновесии. С повышением температуры концентрации обеих фаз постепенно сближаются и при температуре 68,442 становятся равными, т. е. жидкая смесь из двухфазной становится однофазной. Наивысшая температура, при которой двухфазная система переходит в однофазную систему (жидкости взаимно растворяются во всех отношениях), называется верхней критической температурой растворения.
При критическом переходе двухфазной системы в однофазную теплота не поглощается.
Двухфазная система жидких растворов воды и фенола представлена графически на рисунке 45.
Опыт показывает, что для некоторых двухфазных жидких систем исчезновение двух фаз происходит при понижении температуры. Так, для системы триэтиламин — вода это происходит примерно при Наинизшая температура, при которой двухфазная система переходит в однофазную с понижением температуры, называется нижней критической температурой растворения.
Для некоторых водных растворов (например, никотина) наблюдается как верхняя (210°С), так и нижняя критические температуры растворения.
Рис. 45
Рис. 46.
Кривая растворимости подобных веществ, приведенная на рисунке 46, имеет форму овала.
Неполная растворимость жидких смесей и распадение их на слои с различными удельными весами имеют важное промышленное применение, например в доменном производстве при отделении чугуна от шлака. При этом верхний слой — шлак, имеющий меньший удельный вес и представляющий пустую силикатную породу, находится выше нижнего металлического слоя — чугуна, более тяжелого, и поэтому легко удаляется.