химический каталог




Препаративная органическая химия

Автор Н.С.Вульфсон

олучение окрашенных производных добавлением к разделяемым веществам соответствующих реагентов, которые потом легко удаляются;

3) добавление красителя, имеющего равную с выделяемым веществом способность адсорбироваться; в этом случае положение окрашенного пояса определяет положение нужного вещества в колонке;

4) определение физических свойств вытекающей из колонки жидкости, например ее показателя преломления или электрохимических свойств, кондуктометрическим, потенциометрическим или полярографическим методом и т. п.

Хроматографический метод с большим успехом применяется в химии углеводородов, аминокислот, гормонов, витаминов, каротиноидов, политерпенов и др.

Б. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРЕГОНКИ, ПРИМЕНЯЕМОЙ В ЛАБОРАТОРНОЙ ПРАКТИКЕ

ОБЫЧНАЯ ПЕРЕГОНКА

Обычная перегонка применяется в практике прежде всего для отделения жидкостей от твердых тел, а также для грубого разделения смесей жидкостей.

110 106

ЮГ ИШ

98 94 90 86 TP82

Примером может служить перегонка двухкомпонентной системы (бензол—толуол). Изменение состава смеси с температурой при постоянном давлении (изобара) показано диаграммой на рис. 28. Жидкость исходного состава Х0=0,9 (молярная доля более летучего компонента— эензола) кипит при tp=82° под давлением р—760 мм рт. ст. Газовая фаза Зогаче летучим компонентом, чем жидкая. Молярная доля бензола в га-ювой фазе определяется проекцией

точки пересечения кривой, выражаю- "С р=760мп рт.ст.

Рис. 28. Диаграмма состав—темперамура „при постоянном давлении (р=760 мм рт. ст.) для смеси бензол (А)—толуол (В).

цей состав газовой фазы, с изотер- ип~ мой соответствующей температуры (tp) на ось Yр. В данном случае при ^=82° молярная доля близка в газо-зой фазе 7^=0,97. Пар такого со-:тава поступает в конденсатор и дальше в приемник. Обогащение ди-:тиллята более летучим компонентом триводит к обеднению этим компонентом остатка в перегонной колбе. Это изменение состава, т. е. обогащение остатка менее летучим компонентом, происходит в процессе всей перегонки, причем температура кипения постепенно возрастает. Соответственно изменяется также состав газовой фазы, т. е. дистиллята. Если перегонку прервать при 4=100°, то состав остатка в перегонной колбе будет Xfe=0,26, а последние капли дистиллята будут соответствовать составу yfe=0,45 молярной доли бензола. Отсюда следует, что за время перегонки в интервале 82—100° в жидкой фазе содержание более^ летучего компонента (бензола) уменьшилось от 0,9 до 0,26 молярной доли. Первые порции дистиллята содержали 0,97 молярной доли бензола, последние—0,45.

Уравнение Рэлея

Зависимость между числом молей перегоняемой смеси и составом обеих фаз в любой момент перегонки выражается уравнением Релея

dS ,л_ о dx /.V

= d\nS =

где S—число молей смеси в жидкой фазе;

X—молярная доля более летучего компонента в жидкой фазе; Y—молярная доля более летучего компонента в газовой фазе. Уравнение может быть решено графическим и алгебраическим методом.

Решение графическим методом. Ниже приводится только графическое решение, так как оно дает более точные результаты. Оно основывается на эмпирических данных.

Целью решения уравнения Рэлея является главным образом определение числа молей смеси, остающейся в перегонной колбе, если состав ее перед началом перегонки был Хр, а в конце Xk. Вычерчивают кривую

функции у]_х =f(X)> пользуясь диаграммой кривых равновесия. Найденная зависимость носит общий характер (рис,, 29).

(2)

На диаграмме обозначается состав Хр и Xk и измеряется площадь F. Зная эту величину и число молей жидкости в начале перегонки S , можно вычислить число молей в образовавшейся, жидкости SK

f = In - Г — F

) S Ш 5, - J У-Х-Г

Количество дистиллята

SD SP — SK

ПЕРЕГОНКА С ВОДЯНЫМ ПАРОМ

Этот вид перегонки можно рассматривать как разновидность обычной перегонки. Перегонку с водяным паром применяют в том случае, когда ввиду возможности разложения органического вещества необходимо понизить температуру его перегонки.

Действительно, определенное суммарное давление пара обоих компонентов достигается при температуре более низкой, чем температуры, при которых достигается это давление каждым отдельным компонентом; это равносильно понижению температуры кипения.

Температура, при которой суммарное давление пара достигает величины внешнего давления р, является температурой кипения системы. Эту температуру для данной системы можно определить, зная зависимость давления пара обоих компонентов от температуры. V

В состоянии равновесия парциальные давления паров компонентов системы должны иметь значения, характерные для каждого компонента при данной температуре. Отношение же числа молей перегоняемых веществ соответствует отношению давлений их паров; отсюда можно вычислить теоретически количество водяного пара (в граммах), необходимое для перегонки 1 г вещества:

PI-MI PS-MS

(3)

где px—давление водяного пара при данной температуре; ^=18—молекулярный вес водяного пара;

ps—давление пара перегоняемого вещества при данной температуре;

Ms—молекулярный вес перегоняемого вещества.

Однако на практике для перегонки применяется большее количество водяного пара ввиду того, что состояние равновесия не достигается, так как пузырьки водяного пара, образующиеся при перегонке, не успевают полностью насытиться паром перегоняемого вещества, а также ввиду того, что происходят тепловые потери.

Часто применяют перегонку с насыщенным и перегретым паром. Перегонку с насыщенным паром применяют, когда давление пара перегоняемого вещества сравнительно велико при температуре перегонки. В противном случае пришлось бы затратить слишком большое количество водяного пара. Для перегонки веществ, имеющих очень высокие температуры кипения, лучше применять перегретый пар. В этом случае в жидкой фазе не должно быть воды. Перегретый водяной пар увлекает с собой пар перегоняемого вещества. Парциальное давление пара-носителя равно разности полного давления системы и давления пара перегоняемого вещества при данной температуре. Количество необходимого перегретого пара (в граммах) определяется формулой:

Пример. Требуется перегонкой с водяным паром очистить бензол от примесей, нелетучих при 725 мм рт. ст.; определить температуру перегонки и расход водяного пара. Из таблицы находим давление водяного пара и пара бензола для ряда температур:

Температура °С

Давление паров бензола мм рт.ст.

Давление водяного пара мм рт. ст.

Суммарное давление мм рт. ст.

60 65

.68

390 460 510

150 190 215

540 650 725

Как видно, суммарное давление пара равно 725* мм рт. с при 68°. Следовательно, система будет кипеть при этой темперах ре. Расход водяного пара на 1 г перегнанного вещества состав! (в граммах):

G PS-MS 510-78 U,U

ФРАКЦИОННАЯ ПЕРЕГОНКА

Для более совершенного разделения смеси, особенно в случае малой разницы температур кипения ее компонентов, применяется фракционная перегонка, осуществляемая в перегонной колонне.

Вследствие того, что поверхность соприкосновения пара и жидкости в колонне велика, облегчается теплообмен и улучшается разделение фаз (пара и флегмы). Благодаря этому жидкая фаза, возвращаясь в перегонную колбу, обогащается менее летучим компонентом, а газовая фаза, поступающая вверх, обогащается более летучим компонентом. Это иллюстрируется диаграммой, представляющей ход изобары (рис. 30).

Смесь, имеющая начальный состав Х0, кипит при температуре t0, образуя пар состава F0, который, охлаждаясь до температуры tlt частично конденсируется, причем образуется жидкая фаза состава Хг и газообразная фаза Уг, обогащенная более летучим компонентом. Дальнейшее испарение конденсата и последующее охлаждение газовой фазы приводит к повторению этого явления. Аналогичное явление происходит с жидкой фазой, имеющей состав дистиллята Xd, нагреваемой постепенно до все более высоких температур (см. рис. 30).

Описанные явления протекают в перегонной колонне. .Можно допустить, что в колонне на определенных высотах устанавливается равновесие между фазами. При движении вдоль колонны наблюдается некоторый градиент температуры. При этом предполагается, что колонна работает адиабатически, т. е. без тепловых потерь. Кроме того, принимаются еще некоторые допущения:

1) смесь подчиняется закону Рауля; смещение компонентов не сопровождается ни тепловым эффектом, ни изменением их объема;

2) объем колонны не учитывается.

Для облегчения понимания описанных явлений на рис. 31 приведена схема колонны. Пары состава Y0, находящиеся при температуре кипения в состоянии равновесия с жидкостью в кубе, имеющей состав Х0, доходят до уровня на котором жидкость состава Х1г равного составу пара Y0, находится в равновесии с паром состава Yx при температуре tv

По закону Рауля У1=й-Х1.

Уровни /, 2..., на которых существует гипотетическое состояние равновесия, называются теоретическими тарелками, а расстояния между ними—высотами, соответствующими теоретической тарелке. На верх колонны подается жидкая фаза, имеющая состав дистиллята или близкий к нему и называемая флегмой.

Приведенная здесь идеальная схема протекающих в колонне явлений является упрощенной и неточной. Чтобы больше приблизить процесс, происходящий в ней, к действительному, следует учесть, что состав пара и флегмы подвергается изменению в промежутках между тарелками вследствие обогащения более летучим (или соответственно менее летучим) компонентом. В этих промежутках, в отличие от теоретических тарелок, отсутствует состояние равновесия между фазами, вследствие чего должно происходить разделение фаз. Флегма образуется или в дефлегматоре, играющем обычно роль одной теоретической тарелки, или в конденсаторе. В первом случае часть паров конденсируется в верхней части колонны, а остальная часть собирается в качестве дистиллята после конденсации в холодильнике. Во втором случае весь пар из верхней части колонны поступает в холодильник, откуда часть конденсата возвращается на верх колонны в качестве флегмы, а остаток собирается в качестве дистиллята. Для удобства количественного определения

страница 14
< 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

Скачать книгу "Препаративная органическая химия" (9.09Mb)


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

 

 

Реклама
прокат мультимедийного оборудования москва
Фирма Ренессанс лестница с поворотом на 90 градусов - оперативно, надежно и доступно!
кресло компьютерное престиж
Выгодное предложение от интернет-магазина KNSneva.ru на WDBWVZ0060JWT-EESN - в розницу по опту в КНС СПБ !

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
(11.12.2016)