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固液體系相平衡分析

  
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 在一定溫度下,任何固體溶質與溶液接觸時,如溶液尚未飽和,則溶質溶解;當溶解過程進行到溶液恰好達到飽和,此時,固體與溶液互相處于相平衡狀態,這時的溶液稱為飽和溶液,其濃度即是在此溫度條件下該物質的溶解度(平衡濃度);如溶液超過了可以溶解的極限(過飽和),此時,溶液中所含溶質的量超過該物質的溶解度,超過溶解度的那部分過量物質要從溶液中結晶析出。

  結晶過程的產量,取決于固體與溶液之間的平衡關系,這種平衡關系通常可用固體在溶劑中的溶解度來表示,即在l00g水或其他溶劑中最多能溶解無水鹽溶質的質量。物質的溶解度與其化學性質、溶劑的性質及溫度有關。一定物質在一定溶劑中的溶解度主要隨溫度變化,而隨壓力的變化很小,常可忽略不計。

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  溶解度曲線表示溶質在溶劑中的溶解度隨溫度變化而變化的關系,如圖14—1所示。許多物質的溶解度曲線是連續的,中間無斷折,且物質的溶解度隨溫度升高而明顯增加,如NaN03、KN03等;但也有一些水合鹽(含有結晶水的物質)的溶解度曲線有明顯的轉折點(變態點),它表示其組成有所改變,如Na2S04?10H20轉變為Na2S04(變態點溫度為32.4°C);另外還有一些物質,其溶解度隨溫度升高反而減小,例如Na2S04;至于NaCl,溫度對其溶解度的影響很小。

  了解物質的溶解度特性有助于結晶方法的選擇。對于溶解度隨溫度變化敏感的物質,可選用變溫方法結晶分離;對于溶解度隨溫度變化緩慢的物質,可用蒸發結晶的方法(移除一部分溶劑)分離。

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