химический каталог




Практические работы по органической химии. Выпуск первый и второй

Автор Ю.К.Юрьев

а молекул или грамм-молекул вещества к общему числу молекул или грамм-молекул вещестн, 'Находящихся в смеси.

"* Отношение понижения давления пара каждой из жидкостей к давлениям паров чистых жидкостей называются «относительными» понижениями давлений (см. А. Б. Раковский. Kvpc физической химии. ГОНТИ. М., 1939, стр. 239).

86

т. е. давление пара каждого из компонентов раствора прн данной температуре равно давлению пара чистого вещества, умноженному на его молярную долю в растворе,

Уравнение (5) также будем называть законом Рауля и растворы, точно следующие этому закону, будем называть «идеальными растворами», «идеальными смесями». К идеальным смесям очень близки, например, смеси я-гексап+н-ок-тан, бензол-j-толуо л, бензол-|-х лор бензол, бензол-|-этилен-хлорнд.

Рассмотрим смесь двух летучих жидкостей, образующих идеальный раствор, в котором молярные доли компонентов А и Б составляют х А и, соответственно, xL при хА + хъ — 1. Пользуясь законом Рауля, мы получим для парциальных упругостей паров двух летучих компонентов А и Б идеальной смеси следующие выражения:

Рк.= Р\хк и Ръ = Ръхв- (6)

Тогда общее давление пара над смесью равно

Давления паров каждого из компонентов смеси пропорциональны молярным долям их в паровой фазе и потому состав этой фазы может быть выражен следующим уравнением:

и х% = —!*—. (8)

Ра+Рб Ра + Рг,

Относительная концентрации каждого из компонентов, например компонента Б, в паровой и жидкой фазах будет

Ръ Ръ

«б Ра * Ръ Ръ Ра'к + Рг,Ч Ра , , ,

Г*А "Г хь

О)

Pi

Из уравнения (9) следует:

а) если рА=р\, то ж? = 1, так как в жидкой фазе хА + хь — 1;

б) если Р°Б> РА, 70 концентрация Б в паровой фазе1 будет больше; если же р$ < р?, то концентрация Б в паровой фазе б^дет меньше.

Поясним это примером. Допустим, что при данной температуре два компонента жидкой смеси — А и Б — имеют в чистом состоянии давление пара 60 и соответственно 100 мм ртутного столба; молярная доля вещества А =0,25, а вещества Б = 0,75. Тогда парциальное давление пара каждого из компонентов смеси будет:

рА = 0,25 X 60 = 15 мм Hg и

Рб = 0,75 X Ю0 = 75 мм Hg.

Общее давление пара иад смесью будет равно:

Р = РА + Рб «= 90 мм Hg.

Известно, что при одной и той же температуре равные количества молекул разных веществ в газообразном состоянии занимают одинаковые объемы и оказывают одинаковое давление. Известно также, что при постоянной температуре давление газа прямо пропорционально его концентрации. Поэтому, если из общего давления пара в 90 мм Hg при дайной температуре на долю вещества А приходится давление в 15 мм Hg, а на долю вещества Б приходится давление в 75 мм Hg, то это означает, что в паровой фазе молярная доля вещества А составляет:

а молярная доля вещества Б составляет:

*g - — = 0,833. Б 90

Следовательно, раствор, содержащий 0,25 и 0,75 молярных долей летучих жидкостей А и Б, находитси в равновесии с паром, содержащим 0,167 молярных долей (16,7 молекулярных процентов) вещества А и 0,833 молярных долей (83,3 молекулярных процента) вещества Б. Компонент Б, обладающий более высоким давлением пара, содержится в паровой фазе в более высокой концентрации, чем в жидкой фазе.

Отсюда следует, что мы можем найти молярную долю в парах каждого из компонентов нашей жидкой смеси, если вычислим отношение парциального давления пара компонента к общему давлению паров компонентов над смесью при данной температуре.

88

Относительные концентрации компонентов А и Б в паровой фазе, находящейся в равновесии с жидкой фазой при данной температуре, можно найти" сразу из отношения уравнений (8):

ха Ра Pa ха ^jqj 4 Рб Рб хб '

Таким образом, пользуясь уравнением (Ш), можно найти отношение молярной доли вещества А к молирной доле вещества Б в парах, т. е. какое число молекул вещества А прихо дится на одну молекулу вещества Б в паровой фазе (и получаемом из иее конденсате). Для этого надо умножить число, выражающее отношение упругости пара чистого вещества А к упругости пара чистого вещества Б при данной температуре

Ра

—(р. на число, выражающее отношение молярных долей Рг.

веществ А и Б в исходной смеси

Если вычислить состав пара различных смесей двух компонентов и вычертить график «состав — давление пара», то он будет иметь общий вид. показанный иа рис. 22. Ось абсцисс, на которой откладываются молярные доли компонентов смеси, ограничена отрезком 00', равным 1, и дает состав и жидкой и паровой фазы. Точка О отвечает первому чистому компоненту, т. е.хЕ =0,хд =1; точка О' отвечает второму чистому компоненту хь =\,хА =0. Каждая точка наОО' абсциссы отвечает определенному составу смеси, и, наоборот, каждому бинарному раствору отвечает только одна точка на 00'.

Значения какого-либо другого свойства смеси (давление паров компонентов смесей или температуры кипения смесей) откладываются на оси ординат. В рассматриваемом случае ордината дает общее давление пара каждой из смесей.

На рис, 22 точка а отвечает давлению пара чистого компонента А; точка Б отвечает давлению пара чистого компонента Б.

По уравнениям (6) кривые парциальных давлений паров компонентов в смеси являются прямыми линиями: линия" АО' показывает изменение парциального давления паров первой жидкости в смесях в зависимости от их состава; линия БО показывает аналогичные изменения для второй из жидкостей.

Кривая, обозначенная «пар», дает состав пара, находящегося в равновесии с раствором, давление пара которого отвечает соответствующей точке ординаты.

Тогда жидкость состава 1\, давление пара которой pt, обозначенное точкой т, находится в равновесии с паром соста-

0

I 1 1

1 t _

L

!

1

1 т

1

1 1 ||

l 1 \ 1 Л

' \ 1

/ \|

1 1

/1 1 1 1

1 1

Хб — QQ 02 l, Of I' 06 Qd tp-Хб

XA—W 0,8' Ob 01 02 Q0*XA

Рис. 22. Кривая «состав — давление пара» для смеси веществ А и Б

ва I'i- Так как рассматриваемая смесь представляет собой идеальный раствор двух жидкостей, то давления паров аддитивны и кривая «давление пара жидкости — состав АтБ в этом случае представляется прямой линией. Состав пара, находящегося в равновесии с различными смесями, дается кривой Ат'Б, лежащей ниже линии «да в л е-иие пара жидкости — состав». Рис. 22 ясно пока-

90

зывает, что пар, находящийся в равновесии с идеальным раствором, богаче более летучим (т. с. более низкоккпящим) компонентом, чем сам раствор; отсюда следует, что компоненты такой смеси можно разделить дробной перегонкой.

Рассмотрим сначала разделение смеси бензола и толуола путем испарения ее при постоянной температуре.

Состав исходной [ молярная доля бензола в смеси хб =0,512, смеси: т. е. 51,2 молекулярных % (47,1% вбео-

I вых) ; молярная доля толуола в смеси I *T =0,488, т. е. 48,8 молекулярных % l (52,9% весовых).

Смесь нагревается при 70°. При этой температуре давление пара чистого бензола р° =554,2 мм Hg; давление пара чистого толуола =204,2 мм Hg.

Парциальные давления паров бензола и толуола вычисляются по уравнению (6):

рб - ро.д;6 ^ 554,2-0,512 - 283,75 мм Hg,

рт = р0.д-т = 204,2-0,488 = 99,65 мм Hg.

Общее давление паров бензола и толуола н-ад смесью при 70°, вычисляемое по уравнению (7), будет:

Р = р^б+ Р?**т = 0,512-554,2 + 0,488-204,2 = 383,4 мм Hg

(Р, наблюденное в опыте, равно 374,6 мм Hg).

Отберем этот пар *, находящийся в равновесии с жидкой смесью, охладим его и получим таким путем первый конденсат (погон, дистиллят). Пользуясь уравнением (8), вычисляем состав пара и полученного из него первого конденсата:

тт5 26.

6 383,4 т 383,4

Таким образом, в первом конденсате молярная доли бензола составляет 0,74 (т. е. 74 молекулярных %), а молярная доля толуола 0,26 (т-

страница 20
< 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

Скачать книгу "Практические работы по органической химии. Выпуск первый и второй" (3.5Mb)


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

 

 

Реклама
услуги автомобилей бизнес класса
билеты на елену воробей раменское купить
матрас 200 на 180
когда скриллекс приедет в спб 2018

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
(19.11.2017)