固液平衡の状態図

前回の液液平衡の状態図では液液平衡のパターンを見ました。今回は固液平衡における状態図について見ていきたいと思います。

 

 

古液平衡の状態図は、気液平衡の考え方が理解できていれば、同じように考えればほぼ問題には対処できるはずなので、気液平衡ができない人はまず気液平衡をしっかりおさえてからもう一度こちらのページをみてください。

 

固液平衡

固液平衡では大きく、固溶体を形成する場合の状態図と、共融混合物を作る場合の状態図の2つにわけられます。

 

固溶体を形成する場合の状態図は、気液平衡と同じように考えれば問題ないのでここでは割愛します。そのため、今回は共融混合物を作る場合の状態図を見ます。

 

 

• Ta；純物質Aの融点、凝固点
• Tb；純物質Bの融点、凝固点
• X0；共融混合物中のBの組成
• T0；共融点

 

こちらも基本的な考え方は気液平衡の共沸点を持つパターンと同じように考えれば問題ありません。そのため、例題で内容を確認してみましょう。

 

 

例題

液体状態では完全に混和するが、固体状態では混ざりあわないA、B2種類の物質があります。A、Bの融点はそれぞれTa、Tbであり組成比4:6で共融混和物を作る。図に示すように、A、Bを7:3で混合しT1で加熱し完全に融解された後、温度T2、T3、T4まで冷却した。以下の問いの正誤について答えよ。

 

 

1. 温度T1から温度T2まで冷却していくと、温度T2で固体(純物質A)が析出する
2. 温度T3では、ABの溶液とAの固体が3:2で混合している。
3. 温度T4では固相のみ存在している。

 

温度T1から温度T2まで冷却していくと、温度T2で固体(純物質A)が析出する

〇。共融点からTaにかけての曲線より上では液相であり、曲線より下から固体が析出を始めます。横軸がAの組成となっているので、出てくる固体は純物質Aとなります。

 

温度T3では、ABの溶液とAの固体が3:2で混合している。

〇。T3においては、PQ=0.7−0.5=0.2。PR=1.0−0.7=0.3です。そのため、PQ:PR=0.2:0.3=2:3です。ABの溶液:Aの固体=PR:PQであるため、ABの溶液:Aの固体=3:2となります。

 

 

温度T4では固相のみ存在している。

〇。T3からさらに冷却していくと、固体の割合が増加していき、共融点より下の相では固相のみとなります。

 

まとめ

• 固液平衡の状態図においては、気液平衡と同じように考えれば問題ない。
• 固液平衡の状態図においては、共融点より下まで冷却すると固相のみとなる。