液液平衡の状態図

前回の共沸点を持つ場合の状態図では共沸点の状態図を確認しました。今回は液液平衡の状態図を見ていきます。

液液平衡の状態図

一定圧力のもと、2つの相の液相組成の温度による変化を表した状態図は以下のようになります。

T0;上部臨界溶解温度

成分Aより成分Bの方が比重が大きい時、「ア」のような曲線の内側では2相に分離しています。イメージとしては以下の図のような感じで、わかれていてもAもBも少しずつは存在しているような感じです。この時上層中のBの組成はX1、下層中のBの組成はX2となります。

さらに温度を上げていき曲線より外側になると、均一な1相となります。

液液平衡の状態図はこれ以外にももちろんあり、成分の組み合わせによって下にとんがったグラフであったり、丸い円に覆われているグラフであったりと様々なグラフを描きます。一応これがスタンダードな形でありよほどでなければ、この形が問題として出されます。

それでは、いつものように国試風の例題を見てみましょう。

例題

成分Aと成分Bの二成分系の液液平衡についての状態図を以下に示した。次の問いに答えよ。

高温で1相になる計では、一般的に混合熱は発熱である。
Wfは温度T1における成分Aの飽和溶解度である
点Hでは点Eと点Fの組成の2相に分離する。その重量比We/Wfは、L2/L1である。

高温で1相になる計では、一般的に混合熱は発熱である。

×。高温で1相になる上部臨界溶解温度を持つ系では、一般的に混合熱は吸熱となります。前回の気液平衡と混同しやすいので注意が必要です。

Wfは温度T1における成分Aの飽和溶解度である

×。Wfは温度T1における成分Bの飽和溶解度を表しています。横軸が成分A濃度であるため、右に行くにつれてAが濃くなり逆に左に行くにつれてAが薄まってきます。よってWeが成分Aがギリギリ存在しうる点であると言えます。

点Hでは点Eと点Fの組成の2相に分離する。その重量比We/Wfは、L2/L1である。

〇。上層Weと下層Wfの重量比は、We:Wf=L2:L1が成り立ちます。これは気液平衡と同じ考え方で問題ありません。

まとめ

液液平衡の状態図において、曲線の内側だと2相、曲線の外側だと1相になる。
液液平衡の状態図において、高温で1相になる上部臨界溶解温度を持つ系では、一般的に混合熱は吸熱となる。
液液平衡の状態図において、横軸に注目してどちらの飽和溶解度であるかを適切に判断しなくてはならない。

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Arrhenius式(アレニウス式)とグラフ: Arrhenius式(アレニウス式)は、反応速度と温度の関係を表した式です。アレニウスプロットではそのグラフから薬の安定性などがわかります。
酸と塩基の基本: 酸と塩基のには、Arrhenius(アレニウス)の定義、Lewis(ルイス)の定義、BronstedーLowry(ブレンステッド・ローリー)の定義などがあります。弱酸においてはKa=[A－]・[H+]/[HA]が成り立ち、Kaを酸解離定数と言います。
弱酸のpHの計算: pH=－log[H+]で表されます。強酸の場合は、全て解離するためpHの計算はやりやすいですが、弱酸の場合は[H+]=√(Ka・C)で計算する必要があります。
Henderson-Hasselbalch(ヘンダーソンーハッセルバルヒ)の式と計算: あるpHのおける弱電解質の分子形やイオン形の割合を求めるのがHenderson-Hasselbalch(ヘンダーソンーハッセルバルヒ)の式です。Henderson-Hasselbalch(ヘンダーソンーハッセルバルヒ)の式を使って計算できるようになりましょう。
真度と精度の違い: 真度は真の値からのかたよりの程度です。精度は均質な検体から採取した複数の試料を繰り返し分析して得られる一連の測定値が互いに一致する程度です。真度と精度の違いを間違えないようにしましょう。
容量分析法、標定と滴定: 容量分析法には中和滴定、非水滴定、キレート滴定、沈殿滴定、酸化還元滴定などがあり標準液、標準試薬、指示薬が決まっています。
直接滴定と逆滴定、対応量の計算: 直接滴定と逆滴定によって、対応量を計算します。対応量とは用いた標準液1mLに対応する資料の量(mg)のことで、おちついて計算できるようにしましょう。
中和滴定のグラフ: 中和滴定は酸性医薬品や塩基性医薬品を中和反応を利用して滴定する方法で、指示電極にはガラス電極が使われます。中和滴定の指示薬には、メチルレッド、メチルオレンジ、フェノールフタレインなどがあります。
非水滴定、キレート滴定: 非水滴定は、きわめて弱い酸や塩基を滴定します。キレート滴定はエチレンジアミン四酢酸二水素ナトリウム(EDTAナトリウム)と金属イオンは1:1で反応します。
沈殿滴定、Fajans法(ファヤンス法)、Volhard法(フォルハルト法): 沈殿滴定は銀を利用して、Fajans法(ファヤンス法)やVolhard法(フォルハルト法)などがあります。沈殿滴定では銀イオンがハロゲン化物(フッ素以外)、シアン化物イオン(CN-)、チオシアン酸イオン(SCN-)などと反応します。
酸化還元滴定、ジアゾ滴定: 酸化還元滴定では、デンプン試薬が指示薬として使われるが、過マンガン酸カリウムについてはそれ自体が指示薬として働きます。ジアゾ滴定は酸化還元滴定の1つです。
クロマトグラフィーの原理と種類: クロマトグラフィーの原理は、試料の固定相への親和性の違いによって分離します。クロマトグラフィーの移動相固定相による分類では、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーなどがあります。
保持時間(tR)、分離度(Rs)、分離係数(α)、シンメトリー係数(S)、カラム効率: クロマトグラムの指標には、保持時間(tR)、分離度(Rs)、分離係数(α)、シンメトリー係数(S)、カラム効率などがあります。分離度(Rs)と分離係数(α)の違いは、ピーク幅があるかどうかです。
クロマトグラフィーの定性と定量: クロマトグラフィーの定性には保持時間が使われます。クロマトグラフィーの定量は、ピーク高さやピーク面積を用いる。方法には内標準法、絶対検量線法、標準添加法などがあります。
ガスクロマトグラフィーと検出器: ガスクロマトグラフィーの検出器には、熱伝導度検出器、水素炎イオン化検出器、電子捕獲検出器、炎光光度検出器、アルカリ熱イオン化検出器などがあります。
液体クロマトグラフィーと種類: 液体クロマトグラフィーの種類は固定相により吸着クロマトグラフィー、分配クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、ゲルクロマトグラフィーなどにわけられる。
溶媒抽出法、固相抽出法、除タンパク法: 溶媒抽出法は、水と有機溶媒の中に試料を入れることで、目的物質を片方の層に移すことで、邪魔者と分離する方法です。固定抽出法は固相を用いて、目的物と邪魔者を分離する方法です。
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