
临界共溶温度(Critical Solution Temperature, CST),在物理化学和热力学领域,特指部分互溶的双液系(如苯酚-水体系)中,两个液相能够完全互溶形成单一均匀液相的最低温度或最高温度。该温度点是相平衡的关键参数,标志着体系从部分互溶向完全互溶转变的临界状态。
定义与相变特征
临界共溶温度是双液系相图中溶解曲线(binodal curve)的极值点温度。低于此温度(对具有最低临界共溶温度LCST的体系)或高于此温度(对具有最高临界共溶温度UCST的体系)时,体系会自发分离为两个共存液相;而在该温度时,两相界面消失,体系达到完全互溶。例如,苯酚-水体系在约66°C(UCST)以上可完全互溶。
热力学原理
该现象由吉布斯自由能(ΔG)变化驱动。在临界点,混合熵(ΔS)与混合焓(ΔH)的竞争达到平衡,满足关系式:
$$ left( frac{partial G}{partial x} right)_{T,P} = 0 $$ 其中 ( x ) 为组分摩尔分数,表明此时组分化学势相等,相分离趋势消失。
类型与实例
应用领域
该参数对材料设计(如温敏聚合物药物载体)、化工分离(萃取工艺优化)及生物体系(蛋白质折叠研究)具有指导意义。例如,LCST型聚合物可通过温度调控实现靶向药物释放。
Critical Solution Temperature(国际纯粹与应用化学联合会)
Atkins, P. W. Physical Chemistry(牛津大学出版社,第11版)
CRC Handbook of Chemistry and Physics(Section 5: "Solubility Parameters")
中国科技术语数据库 临界共溶温度(全国科学技术名词审定委员会)
Journal of Chemical Thermodynamics(DOI: 10.1016/j.jct.2020.106213)
注:中文表述中"临界共溶温度"与英文"Critical Solution Temperature"严格对应,部分文献亦作"Consolute Temperature"。参见《化学名词》(第二版,科学出版社)。
临界共溶温度(Critical Solution Temperature,CST)是描述两种部分互溶物质在特定温度下达到完全互溶状态的关键参数,其定义和表现形式因体系不同而有所差异:
液体-液体体系中的临界共溶温度
当两种部分互溶的液体(如水与苯胺)共存时,会形成两个共轭液相。随着温度变化,它们的互溶度可能增加,直至达到某一温度时两相完全互溶,形成单一液相。这一温度即为临界共溶温度。例如:
表面活性剂体系中的临界溶解温度(Krafft点)
离子型表面活性剂(如十二烷基硫酸钠)在水中的溶解度随温度升高逐渐增加,当达到临界温度(记为( T_k ))时,溶解度急剧上升,此时表面活性剂分子开始形成胶束。该温度点对应三相平衡状态:未溶解的固体、单体和胶束共存。
补充说明:临界共溶温度的实际意义体现在化工分离、药物制剂等领域。例如,通过控制温度可调节混合物的相态,实现物质分离或稳定乳液体系。
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