химический каталог




Физическая химия

Автор Б.П.Никольский, Н.А.Смирнова, М.Ю.Панов, Н.В.Лутугина и др.

авов кубовой жидкости и дистиллята. Так, если в результате ректификации, проведенной на исследуемой колонке, кубовая жидкость имеет состав х^\ а дистиллят — х^ (см. рис. V. 18), то эффективность колонны будет равна четырем теоретическим тарелкам.

При определении эффективности с помощью растворов различных веществ могут получаться различные данные. Однако ^существуют бинарные системы, которые дают одинаковые результаты при определенной эффективности с их помощью. Обычно эти системы выбирают в качестве стандартных, определяют с их помощью эффективность, а затем сравнивают ее с эффективностью, определенной по другим системам. В качестве стандартных чаще всего применяют системы: бензол — че-тыреххлористый углерод; метилцнклогексан — триметилпентан; метилциклогексан — гептан; 1,2-дихлорэтан — бензол; гептан — бензол.

Эффективность колонны зависит от ряда факторов, определяющихся конструкцией прибора и режимом работы. Ввиду того, что влияние этих факторов различно для различных типов ректификационных аппаратов, мы подробно рассмотрим его на примере насадочных лабораторных колонок в описании экспериментальных работ. Здесь следует только обратить внимание на то, что эффективность сильно зависит от соотношения объемов дистиллята V\, возвращающегося обратно в колонку в виде флегмы, и дистиллята V2, уходящего из колонки. Это соотношение носит название флегмового числа R: R = Ki/W Чем больше флегмовое число, тем больше эффективность колонки, так как контакт между жидкостью и паром наиболее полный при значительных количествах флегмы. Максимальная эффективность колонн будет тогда, когда вся жидкость возвращается в колонну, т. е. отбор отсутствует (R = оо, так как К2=0)Обычно определяют и сравнивают эффективность колонн при бесконечном флегмовом числе. Для ректификации с целью получения чистых веществ приходится подбирать флегмовое число так, чтобы, с одной стороны, не сильно уменьшалась эффективность колонны, а с другой — был бы достаточным отбор дистиллята. При малом отборе дистиллята эффективность колонны велика, но производительность ее (поступление очищенного вещества в единицу времени) может оказаться слишком малой, особенно для производственных целей.

V. 5.2. Методы проверки и корреляции равновесий жидкость — пар в бинарных системах

Экспериментальное определение составов сосуществующих жидкости и пара, а также температур кипения или давлений насыщенных паров трудоемко. Кроме того, существующие методы исследования могут приводить к значительным погрешностям, как случайным, так и систематическим. Поэтому вопросы, связанные с проверкой и уточнением экспериментальных данных о фазовых равновесиях, представляют большой практический интерес. Следует отметить, что различных способов корреляции равновесных данных очень много и поэтому остановимся здесь только на наиболее распространенных.

Для качественной проверки и выявления несистематических погрешностей данных о фазовых равновесиях применяют обычные методы графической интерполяции. Такие методы осно-> ваны на том, что при отсутствии в системе скачкообразных изменений, связанных с качественными превращениями, свойства системы должны изменяться непрерывно. С этой целью применяют, например, диаграммы, изображающие зависимости состава пара от состава жидкости [л:<2) — лг(1)], температур кипения [Т — л*1)] или конденсации [Т — л:(2)] от состава при р =* = const, давления пара [р — л:(1)] от состава при Т = const. Для графической интерполяции опытных данных также удобно

Рис. V. 20. Зависимость относительной летучести от состава раствора.

применять зависимость относительной летучести а = {х<2) [ 1 —

~~ — л:(2)]} от состава

жидкости, так как значение а весьма чувствительно к наличию случайных погрешностей (рис. V. 20).

Как систематические, так и случайные погрешности обнаруживают с помощью методов, основанных на термодинамических закономерностях. Большинство этих методов основано на уравнении Гиббса — Дюгема (I. 163) и его модификации — уравнении Дюгема — Маргулеса (V. 163), применяемого в различных формах. Необходимо отметить, что уравнение (V. 163) является строгим при Т ~ const и при условии, что пар можно рассматривать как идеальный газ.

Форма уравнения Дюгема — Маргулеса (V. 163) позволяет проверить правильность определения зависимости парциальных давлений пара компонентов от их концентрации. Из выражения (V. 163) следует, что касательные, проведенные в одной и той же точке состава к кривым зависимости логарифма парциального давления от логарифма мол. доли компонента должны иметь одинаковый наклон.

Однако чаще уравнение Гиббса — Дюгема применяют в несколько иной форме. Подставляя в (I. 161) значения химических потенциалов в виде (1.159) и учитывая, что at — -у*** в общем случае для 1 моль раствора получаем при Т и р = const

(V. 206) (V. 207)

? xtd In у{ + ? x.d In xt = 0 (V. 205) \

и для бинарной системы:

*d In у, + [l - d In y2 = 0

или

d In y] td In у2 1 — x(i)

d*«> / dx<» ~ *(1> *

Величина, стоящая в правой части уравнения (V. 207), всегда отрицательна, т. е. наклоны кривых 1п у\ — f [х(1)] и

In у2 = f должны быть противоположны по знаку. При

этом значение такого отношения легко определить для каждого состава системы. Увеличение коэффициента активности одного компонента должно сопровождаться уменьшением коэффициент та активности другого (рис. V. 21).

Однако графическое определение угла наклона касательных — недостаточно точная операция.

Более точный количественный метод проверки опытных данных основан на применении уравнения Гиббса — Дюгема в интегральной форме. Интегрируя уравнение (V. 206) получим:

1пу2 = - ^ -j-^-jdlnyu (V.208) In Yi =- — J d In y2. (V. 209)

JC=0 х-1

Проверка по этим уравнениям состоит в том, что по найденным из опытных данных о равновесных значениях коэффициентов активности одного компонента рассчитывают коэффициенты активности другого компонента, а затем сравнивают с результатами эксперимента.

Необходимо отметить, что применение уравнения Гиббса — Дюгема во всех его формах к изобарным данным сопряжено с внесением дополнительных неточностей, обусловленных влиянием температуры на давление паров над чистыми компонентами р\ и р\.

Весьма часто для проверки термодинамической согласованности экспериментальных данных используют избыточные функции смешения. Так, из уравнений (V. 63) и (V. 73) для бинарной системы следует:

GE = RTx{l) In JTR] -f- #7" x(l) In vi +f- RT [l — (n Y2 - RT x In *"> - RT [l - In f 1 - лг<]>] =

= /?Гл:(1)1п YI — RT[l -x{1)] In уг (V.210)

или GElRT = x{l4n Y, + [l -x{l)]lny2. (V.2H)

Обозначим:

GElRT = Q>. (V.212)

Продифференцировав уравнение (V. 211), получим:

йФ = xll)d In у. + f 1 - d In YA + In YI dx(1] - In Y2 dx(i\ (V. 213)

Но согласно (V. 205) сумма двух первых членов равна 0 и, следовательно:

d0> = in (YI/Y*) (V.2I4)

Интегрируя (V. 214), получаем:

О 1

(j d<5> = J In (Y./Y2) dx{l). (V. 215)

о 0

Но из условий (V. 76) следует

страница 85
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261

Скачать книгу "Физическая химия" (6.95Mb)


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

 

 

Реклама
зеркало купить интернет магазин москва
диагностика чиллера rc group
http://taxiru.ru/shashki-dlya-taxi-all/shashki-do-45-sm/
скамейки для аудиторий

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
(22.08.2017)