химический каталог




Практические работы по органической химии. Выпуск первый и второй

Автор Ю.К.Юрьев

е. 26 молекулярных %).

По уравнению (10) находим

х% 0,512 554,2 -4- - ¦ —— = 2,85,

хпт 0,485 204.2

* Чтобы состав смеси не изменялся при испытании, количество пара должно быть мало по сравнению с массой жидкой смеси.

91

т. е. в первом конденсате содержится 2,85 молекул бензола на одну молекулу толуола.

Таким образом, чтобы найти, сколько молекул бензола приходится на одну молекулу толуола в полученном конденсате, надо перемножить два числа: число, выражающее отношение молярной доли бензола к молярной доле толуола в исходной смеси, и число, выражающее отношение упругости пара чистого бензола к упругости пара чистого толуола при температуре перегонки.

Для рассматриваемой системы бензол—толуол' указанное отношение упругостей паров чистых бензола и толуола при

70° равно 2,7 (-^- = 2,7). н V 204,2 /

Если полученный нами первый конденсат подвергнуть испарению при той же температуре (70°), то получится второй конденсат, в состав которого будет входить

молекул бензола иа одну молекулу толуола и, следовательно, молярная доли бейзола в нем составит 0,884 (т. е. 88,4 молекулярных %), а молярная доля толуола 0,116 (т. е. 11,6 молекулирных %).

Если затем произвести испарение полученного второго отгона при той же температуре (70°), то получится третий конденсат, в состав которого будет входить

—•2,7 = 20,57 0,116

молекул бензола на одну молекулу толуола и, следовательно, молярная доля в нем бензола составит 0,953 (т. е. 95,3 молекулярных %), а молирнаи доля толуола 0,047 (т. е. 4,7 молекулярных %) ¦

Все приведенное выше показывает, что при испарении идеальных смесей летучих жидкостей молярная доля (молекулярная концентрация) каждого из компонентов в получаемом , конденсате прямо пропорциональна молярной доле этого компонента в исходной смеси и упругости пара этого компонента в чистом состоянии.

Приведенные выше расчеты показывают важность повторной перегонки для разделения смеси веществ.

Следует отметить, что мы не обсуждали вопрос о составе жидкой фазы, остающейся после отделения незначительной части пара, и для упрощения вычислений считали его в каждом случае неизменяющимся.

Разделение смеси двух летучих жидкостей путем фракционированной перегонки. Разделение смеси веществ перегонкой производят обычно не при постоянной температуре, а при постоянном давлении — атмосферном, искусственно пониженном или искусственно повышенном *.

Состав

Рис. 23. Кривая «температура кипения — с о с т а в>

Поэтому для изучения фракционированной перегонки строят кривую «температура кипения — состав» (рис. 23), откладывая по оси ординат температуры кипения, а по оси абсцисс состав смеси при постоянном давлении (например, атмосферном). Этой кривой выражается изменение температуры кипения в зависимости от состава смеси. На*

* При очистке керосина под давлением испаряют жидкость, держа пар в соприкосновении с жидкостью, а затем отводят накопившийся пар и конденсируют его — это так называемая перегонка в равновесии.

93

рис. 24, приводимом для сравнения, кривой «давление пара— состав» выражается изменение давления пара в зависимости от состава смеси при постоянной температуре.

Обе кривые (рис. 23 и 24) подобны по виду, по являются обратными одна по отношению к другой.

шв% а СостаЬ !08%Ь

Рис. 24. Кривая «давление пара — состав»

На диаграмме «температура кипении — состав» приведены две кривые: одна представляет состав жидкости, а другая состав пара, с которым жидкость находится в равновесии в точке кипения.

Паровая фаза относительно богаче компонентом, прибавление которого к смеси понижает точку кипения, т. е, более низкокипящим компонентом, и, наоборот, жидкая фаза богаче компонентом, который повышает температуру кипения смеси.

При перегонке идеальных смесей и близких к ним температура кипения смеси по мере перегонки равномерно повышается. Кривая «температура кипения — состав» для такой системы приведена на рис. 23 (соответствующая

94

кривая «давление пара — с оста в» на рис. 24 приведена только для сравнения).

Рассмотрим поведение идеальной смеси двух жидкостей при перегонке при постоянном давлении. При нагревании смеси (раствора) состава L\ давление пара возрастает, пока не достигнет точки 1\, где оно равно атмосферному, и при температуре t\ смесь закипает и начинается перегонка.

Состав пара, перегоняющегося вначале, будет v\\ он богаче иизкокнпящим компонентом А, чем сам исходный раствор состава lh По мере перегонки остаток обогащается компонентом Б с более высокой температурой кипения, точка кипения повышается, например, до г2 и состав остатка жидкой фазы изменяется постепенно до La, а пара от v\ до v2.

Следовательно, из раствора с начальной концентрацией l\ получают дистиллят, состав которого выражается примерно

Vx ^"2 ,и остаток состава l2. Разумеется, что чем круче наклон кривой температуры кипения, тем больше разница в составе жидкости и пара, т. с. чем больше вещества, находящиеся в смеси, различаются по температуре кипения, тем легче их разделить перегонкой.

Таким образом, перегонка дает возможность частичного разделения А и Б и, очевидно, что при повторной перегонке можно достичь практически полного их разделения.

С этой целью каждую фракцию, собранную в подходящем температурном интервале, перегоняют снова в той же после довательности, в какой они отбирались при предыдущей перегонке; с каждой перегонкой достигается -все более полное разделение компонентов.

Разделение смесей при помощи повторной перегонки обозначают термином «ректификация»,

Фракционированная перегонка с дефлегматорами. Опыт показывает, что при перегонке смеси бензола и толуола в момент закипания смеси получается погон более богатый бензолом, чем вычисляемый теоретически. Это обусловлено тем, что не все количество образующегося пара достигает отводной трубки перегонной колбы. Пар теряет теплоту от лучеиспускания и охлаждается от соприкосновения со стенками колбы. Вследствие этого часть пара конденсируется уже в самой перегонной колбе 'и не достигает отверстия отводной трубки. В непосредственной близости от кипящей жидкости пар обладает почти такой же температурой, как и кипящая смесь; на некоторой высоте над кипящей смесью термометр будет показывать более низкую температуру. Частичную конденса-

95

цию пара легко наблюдать на поверхности термометра, с которого время от времени стекают капли, падающие в кипящую жидкость.

Эти капли конденсата обладают более низкой температурой кипения, чем кипящая смесь, но равной температуре пара, омывающего термометр; состав этого конденсата аналогичен составу пара, омывающего термометр, он более богат летучим компонентом смеси, а пар, конденсирующийся в нижних частях колбы, более богат вышекипящим компонентом, чем пар, направляющийся вверх от кипящей смеси.

Такая частичная конденсация (дефлегмация) * используется для лучшего и быстрого разделения смесей перегонкой. Дефлегмация дает тем лучшие результаты, чем медлен-

нее перегонка и чем выше шейка перегонной колбы, т. е. чем больше частичный возврат в колбу образующегося в ней пара в виде конденсата. Наилучшие результаты получаются, когда при перегонке комбинируются вместе ректификация и дефлегмация, что достигается применением дефлегматоров различных систем, изображенных на рис. 25.

Дефлегматор нли колонку при помощи просверленной пробки укрепляют в круглодониой колбе, не имеющей отводной трубки, и с отводной трубкой дефлегматора соединяют холодильник.

* При отгонке спирта флегмой называлась жидкость, стекающая обратно в куб н остающаяся в нем,

Рис. 25. Дефлегматоры

96

Применение дефлегматоров или фракционировочных колонок позволяет уменьшить число перегонок, необходимых для достаточно полного разделения двух жидкостей. Дефлегматоры и фракционировоч-ные колонки сконструированы так, чтобы обеспечить непрерывный ряд частичных конденсаций пара и частичного испарения конденсата. Одна перегонка с дефлегматором действительно заменяет серию последовательных перегонок из обычной перегонной колбы. Эффект, ко

страница 21
< 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
Акссесуары к автокреслам Romer
konig ножи официальный сайт
покрыть автомобиль жидкой резиной
электро воздухонагреватель для воздушного отопления цена

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
(29.03.2017)