химический каталог




Руководство по лабораторной перегонке

Автор Э.Крель

меть в виду, что все эти методы являются приближенными и лишь путем тщательно проведенных экспериментальных измерений получают максимально точные данные.

4.5. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ И ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА р—х

Жидкость состоит из молекул, движущихся с различными скоростями, из которых самые быстрые наиболее легко пересекают и покидают поверхность жидкости, переходя в виде паров в пространство, находящееся над жидкостью (испарение). Для перевода частиц жидкости в парообразное состояние необходимо затратить определенное количество тепла, которое при этом отнимается от жидкости, в результате чего она охлаждается. При внешнем подводе тепла достигается более интенсивное испарение, и жидкость закипает.

Таким образом, пар является газом вблизи температуры кипения или конденсации. При перегонке образуются насыщенные пары, которые находятся в контакте с жидкой фазой, причем в состоянии равновесия число молекул, переходящих из жидкой фазы в газообразную, равно числу молекул, возвращающихся из газообразной фазы в жидкую. Ненасыщенный пар образуется лишь в том случае, если первоначально насыщенный пар не имеет больше контакта с жидкостью и нагревается выше температуры кипения или расширяется (при переходе в область более низкого давления). В этих условиях пар не имеет возможности принимать из жидкости дополнительное число молекул в соответствии со своей более высокой температурой.

Общее уравнение состояния (26) для газов вблизи точки сжижения при высоких давлениях и при ассоциации молекул можно рассматривать лишь как приближенное и предельное соотношение, т. е. оно справедливо только для идеальных газов, а не для насыщенных паров, с которыми обычно имеют дело при перегонке.

Вышеуказанное обстоятельство учтено в уравнении Ван-дер-Ваал ьса:

(P+°IV\m)(ym-b) = RT (25)

? где а и Ь — константы, константа b учитывает собственный объем молекул газа, a/V^0Jl — силы притяжения, действующие между молекулами; р — давление газа на ограничивающую его поверхность; Кмол — мольный объем газа.

70

Однако и уравнение состояния Ван-дер-Ваальса ни для какого вещества не является точным, так как межмолекулярные силы не подчиняются такому простому закону, который Ван-дер-Ваальс положил в основу своего уравнения.

Планк в качестве уравнения состояния предложил уравнение пятого порядка, которое лучше всего описывает реальное поведение газов и паров. Однако проводить расчеты по уравнениям третьего и пятого порядка очень неудобно, и поэтому в практике перегонки применяют общее уравнение состояния, в основу которого положены газовые законы Гей-Люссака и Бойля-Ма-риотта

pF = PolV/273,15

pV = RT (26)

При этом делают допущение, что поведение паров подчиняется общему уравнению газового состояния с достаточной точностью. Газ тем больше приближается к идеальномуг состоянию, чем меньше его плотность (чем меньше давление) '^л чем выше температура.

Если в выражение rj0V0/273,15 = R подставить параметры для нормальных условий, а именно р0 = 1 атм (что соответствует 760 мм рт. ст. или 1,033 кгс/см2 или 1,013 бар) к V0 = 22,414 л (объем 1 моль при 0 °С), то получим мольную газовую постоянную R = 1,0-22,414/273,15 = 0,082 л-атм/К.

Для любого числа молей N газа или пара справедливо следующее уравнение состояния:

pV = Л/. 0,0827" (27)

При лабораторной перегонке имеют дело обычно с малыми количествами вещества, поэтому расчеты проводят в молях, а не в килограмм-молях, как это принято для промышленных процессов.

Если нужно рассчитать объем паров испаренного вещества при определенном давлении, то пользуются формулой

V = /V-0,082T-760/p (28)

где V измеряется в л; р — в мм рт. ст.; N — число молей.

Для 1 моль при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. (или 1 атм) формула (28) упрощается:

V = Г-0,082 (29)

Плотность паров р„ при нормальных условиях рассчитывают, исходя из массы 1 моль, по формуле

Р„ = /И/22,4 (г/л) (30)

760 273,15 + / в °С.

При пересчете на другое давление и другую температуру

получаем

М р 273,15

Рп 22,4 ' 760 " 273.15 -i-t (31)

где р измеряется в мм рт. ст.;

71

Если числовые константы объединить в один множитель, то из (31) получим

р„ = 0,01605Мр/Г (32)

Масса газа вычисляется по простой формуле

О = Vpa (33)

Как было показано выше, именно межмолекулярные силы влияют на взаимную растворимость компонентов. Этим обусловлены и другие свойства бинарных смесей, представленные по Торманну [72] на рис. 43.

Если компоненты практически взаимно нерастворимы, то в смеси оба компонента и образующиеся пары ведут себя так, как будто жидкие фазы компонентов не соприкасаются между собой (см. рис. 43, тип 1). Эти условия имеют место при перегонке с паром—носителем (см. разд. 6.1).

По закону Дальтона общее давление газовой смеси складывается из давлений, которые имели бы отдельные компоненты при той же температуре и в том же объеме:

р = Pi + Pa (34)

Отсюда содержание легколетучего в парах смеси взаимно-нерастворимых компонентов при той же температуре можно вычислит

страница 27
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188

Скачать книгу "Руководство по лабораторной перегонке" (6.19Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
плитка feeling
билинзы моримото мини н1
вент кров 9-9ду веза
массажные курсы

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)