Elegyek telített gőzének összetétele (ha az elegy nem azeotrópos összetételű) eltér a vele egyensúlyban levő folyadék fázisétól.

,     (1)

ahol x₁ az első komponens móltörtje a folyadékban, y₁ ugyanennek a komponensnek a móltörtje a gőzben,  p₁^* , illetve p₂^* a két komponens gőznyomása tiszta állapotban.

Ideális folyadékelegy esetén a gőznyomás (p) az elegy felett a Raoult-törvény értelmében a folyadékfázis összetételével lineárisan változik:

     (2)

A gőznyomás a gőz összetételétől azonban nem lineárisan függ:

     (3)

Nem ideális folyadékelegy esetén az elegy gőznyomása a folyadékfázis összetételével sem változik lineárisan, ezért a gőznyomásgörbét, a forráspontgörbét, valamint az egyensúlyi görbét kísérletileg kell meghatározni. A folyadék–gőz egyensúly mérésére a legelterjedtebb módszer a folyamatos desztilláció. Ez a módszer azon alapszik, hogy a vizsgálandó anyagot forraljuk, a keletkező gőzöket kondenzáljuk, és folyamatosan visszavezetjük a forraló térbe. Az egyensúly beállta után mind a forraló, mind pedig a kondenzátumot gyűjtő edényből mintát veszünk, és meghatározzuk az összetételüket. Így megkapjuk az adott hőmérsékleten egymással egyensúlyban levő folyadék és gőz összetételét.

Toluol-kloroform rendszer forráspont-, harmatpont- és egyensúlyi görbéjének meghatározása.

Bekapcsoljuk a centrifugálszivattyúval felszerelt termosztátot, és úgy állítjuk be, hogy az Abbe-féle refraktométer prizmája 25 °C hőmérsékletű legyen. Szintén elindítjuk az 1. ábrán látható készülék hűtőjének hútővízét. Ezután 50 cm³-es mérőlombikokba 10, 30, 50, 70 és 90 térfogatszázalékos toluol–kloroform elegyet készítünk. Ez például a 10 térfogatszázalékos elegy esetében 5 cm³ toluol és 45 cm³ kloroform pontos bemérését jelenti. Figyelem! A térfogati kontrakció fellépése miatt az elegy térfogata kisebb lesz 50 cm³-nél. A móltörtek későbbi pontos meghatározása érdekében NE töltsük jelre a mérőlombikokat!

Ezután meghatározzuk az elkészített elegyek törésmutatóját 25 °C hőmérsékleten Abbe-féle refraktométerrel.

A 1. ábrán látható készülék forraló edényébe kb. 35-40 cm³ (min. annyit, hogy elfedje a Cotrell-lift harangját) tiszta kloroformot öntünk, és a folyadékot elektromos fűtőköpeny segítségével felforraljuk. A hőmérséklet állandósulása után leolvassuk a forráspont értékét a hőmérőn. Amikor a folyadék felforrt és beállt az egyensúly, mintát veszünk mind a folyadék-, mind a gőzfázisból kis, csiszolatos mintavevőkbe. A folyadékból az oldalcsőben található csiszolatos pipetta segítségével vesszük a mintát, a gőzből pedig úgy, hogy a hűtőt lefelé fordítjuk, és a kondenzálódó gőzt belecsurgatjuk a mintavevőbe.

A forraló edényből a folyadékot gyűjtőbe öntjük, és a kiszárított forraló edénybe beleöntünk kb. 30 cm³-t a 10%-os toluolt tartalmazó elegyből. Az elegyet felforraljuk, majd mintát veszünk mind a gőz-, mind a folyadékfázisból, ugyanolyan módon, ahogy azt a kloroform esetén már megtettük. Ugyanígy járunk el a többi elegy esetében is. Végül a tiszta toluol forráspontját határozzuk meg, majd mintát veszünk ebből a komponensből is.

Az egyensúlyi folyadék- és gőzminták törésmutatóját (mind az elegyek, mind a tiszta komponensek esetében) az Abbe-féle refraktométerrel mérjük meg.

Rajzoljuk meg a törésmutató-összetétel kalibrációs görbét (a kalibrációs sorként elkészített szobahőmérsékletű elegyek törésmutatóiból és az összetételekből)! A tiszta komponenseknél a forralás után a gőzfázisból vett minta törésmutatóját használjuk! A mérési pontokra parabolát illesztünk.

Az egyensúlyi folyadék- és gőzminták törésmutató-értékeinek megfelelő összetételeket a kalibrációs görbéről olvassuk le. A leolvasott összetételek segítségével rajzoljuk meg a forráspontgörbét (likvidusz görbe), a harmatpontgörbét (vapor görbe) és a folyadék-gőz egyensúlyi görbét!

Figyeljünk arra, hogy az összetételt minden esetben az illékonyabb komponens móltörtje függvényében számoljuk, illetve ábrázoljuk!

Az Abbe-féle refraktométer:

Az Abbe-féle refraktométer (2. ábra) lényeges része az n_D = 1,75 törésmutatójú optikai üvegből készült P kettős prizma, amely a K karral forgatható. A T távcső az O körosztályzattal szilárdan áll. A két prizmának egymástól mintegy 0,15 mm-re levő átlófelülete közé kerül a vizsgálandó folyadék. A mérés a felső prizmával történik, az alsó prizma csak a megvilágításra és a folyadékréteg tartására szolgál. Az állandó hőmérsékletű méréskörülmények biztosítására a prizmákat temperálókamrák veszik körül, amelyeken termosztát vize áramoltatható.

Méréskor az R tükörrel világítjuk meg a prizmarendszert. A sugármenet az Abbe-féle refraktométer prizmájában a 3. ábrán látható.

A kettős prizma planparallel lemezként működik, a fénysugár ugyanolyan i szöggel lép ki a felső prizmából, mint amilyennel az alsó prizmába belépett. Az i beesési szög függvényében a fény mindaddig keresztülhalad a prizmán, amíg r_l kisebb a prizma és a vizsgálandó folyadék közötti totális reflexió határszögénél. Amint azonban ezt eléri, teljes visszaverődés jön létre, és nem jut fény a felső prizmába. Ha tehát különböző beesési szöggel érkező sugárelemeket tartalmazó (konvergens) homogén fénynyalábbal világítjuk meg a prizmarendszert, akkor a második prizmából kilépő, és a távcsőbe jutó fénynyalábban a totális reflexió határszögének a látótér sötét és világos része közötti határvonal felel meg. Ha a prizmát az F beállítócsavarral úgy állítjuk be, hogy a látótér sötét és világos részének határvonala a távcső fonálkeresztjére essék (4. ábra), akkor az E mikroszkópon közvetlenül leolvashatjuk a törésmutatót.

Ha a refraktométer prizmáját homogén fény helyett fehér fénnyel világítjuk meg, akkor a látótér sötét és világos része nem éles vonalban érintkezik egymással, hanem a határ vékony spektrumsávból áll a határszög hullámhosszfüggése miatt. Ennek megszüntetésére a refraktométerbe un. kompenzátort építenek be (2. ábra, B), amely ezt a színszóródást megszünteti. A kompenzátor két Amici-féle prizmarendszerből áll, amelyek a nátrium D vonalának megfelelő hullámhosszú fényt nem térítik el, a színszórásuk ellenben szabályozható azáltal, hogy relatív helyzetüket a G gyűrűvel változtathatjuk. Észleléskor a G gyűrűt úgy kell beállítani, hogy az Amici-féle prizmarendszer eredő színszórása ellentétesen egyenlő legyen az alsó prizmából és folyadékból álló rendszer színszórásával. Ekkor a színes szegély eltűnik a sötét és világos rész érintkezési helyén, és a határvonal éles lesz.

Ilyen beállításnál fehér fényt használva az E mikroszkóp skáláján az n_D értéket olvassuk le, a kompenzátor gyűrűjének állásából pedig a diszperziót határozhatjuk meg az eszközökhöz mellékelt táblázat segítségével. Az Abbe-féle refraktométer skálájának ellenőrzésére a készülékhez mellékelt ismert törésmutatójú folyadékot, vagy hitelesítő üveglemezt kell használni.

Az Abbe-féle refraktométer 1,3 és 1,7 közé eső törésmutatójú anyagok vizsgálatára alkalmas.