13.Диаграммы “Давление-состав” и “температура-состав” для жидкостей, взаимно нерастворимых друг в друге.

В таких жидкостях,молекулы очень сильно различаются по полярности. В системах, состоящих из таких жидкостей, испарение каждой жидкости происходит независимо от присутствия другой. Т-ра кип-я смеси таких жид-ей ниже т-ры кип-я чистых жид-ей, т.к. общее давление паров P над системой всегда выше давл-я каждого из комп-ов. Вследствие того,что жидкости нерастворимы давление насыщ. пара и давление веществ не меняется с изменением кол-ва жидкостей в сосуде. Только следует отметить,что совершенно нерастворимых друг в друге жидкостей нет.

(1-перегретый пар; 2-жидкий компонент А и пар; 3-жидкий компонент В и пар; 4-две жидкие фазы.)

На графике 1 – например жидкая смесь обогащена комп-ом В (т. X₂), то при давлении P₁ (т.D) будут испаряться обе жид-ти и обр-ся пар состава X₁ (т. C). Когда при испарении весь комп-т А перейдёт в пар, останется одна жидкая фаза – комп-т В. Дальнейшее исп-ие жид-го комп-та В приведёт изм-ю состава пара от X₁ до X₂ и к понижению давл-я (т. Е). Обр-ся пар ненасыщен комп-ом А. Если дальше понизить давл-е, до т.F, то это приведёт к тому, что пар станет ненасыщен и по отношению к комп-ту В.

Температуры кипения чист. жидкостей и смеси при заданных давлениях насыщенного пара можно найти с помощью зав-ти насыщ-го пара от Т. Ткип- на пересечении изобары внешнего давления с кривыми. Видно, что смесь кипит при более низкой Т, чем жидкости.

Н а основе ее можно построить диаграмму Т кип-состав. Сначала на Оу откладывают Т а кип и Т в кип, затем выделяют прямую кипения смеси – аlв . Понижение Ткип смеси нерастворимых друг в друге жидкостей широко применяется в нефт-перерабат пром-ти при перегонке высококипящих фракций с водяным перегретым паром. ПВП подается вниз колонны ,общее давление по з-ну Дальтона возрастает, а Т кип снижается на несколько десятков градусов. Та предотвращается химич-кое разложение нефтяной фракции и исключается возможность закоксовывания ректификационной колонны.

14. Закон распределения Шилова-Нернста. Экстракция.

Если к двум несмешивающимся жидкостям добавить третий компонент, растворимый в обеих жид-ях, то он распределится между ними в определённом количественном соотношении. Это соотношение есть величина постоянная и называется термодинамическая коэффициентом распределения K:

При равновесии хим. Потенциал третьей жидкости в 2-х фазах будет одинаклов

μ^I₃=μ^II₃

Химический потенциал зависит от активности 3-го компонента в р-ре.

μ₃ = μ^º₃+ RT ln а₃

μ^º(I)₃+ RT ln а^(I)₃ = μ^º(II)₃+ RT ln а^(II)₃

При Т=const : , K ⁰ – термодинамическая константа распределения. Это выражение и есть закон Щилова-Нернста.

Коэф-том распредления называют отношение общей концентрации в-ва в одной жидкой фазе к его концентрации во второй жидкой фазе в условиях равновесия K=

где - равновесная концентрация распределяющихся ве-в и в первой и во второй жидких фазах.

Уравнение называется законом распределения Нернста: распределение каждого из растворённых ве-в между двумя фазами определяется коэф-ом распределения, величина кот-го не зависит от присутствия других ве-в.

Коэф. распределения меняется с изменением конц. Распред-го вещ-ва в 2-х равновесных жидких фазах.

Важным следствием этого закона является экстрагирование, т.е. извлечение ве-ва из р-ра подходящим растворителем, который не смешивается с другим компонентом р-ра. С помощью экстракции можно разделять несколько веществ. Для увеличения полноты извлечения вещ-ва из водного слоя орг.растворителем экстрагирование проводят последовательно небольшими порциями экстрагента (υ), при этом чем больше число последовательных стадий извлечения (n), тем больше полнота извлечения при одном и том же кол-ве взятого экстрагента.

где V₁-объем экстрагируемого раствора;V₂-объем экстрагента; m₀- масса компонента в исходной смеси и после первой экстракции осталось m₁;

После n экстракций в первом растворе останется вещества

При экстракции одним общим объемом, равным nV₂, масса вещества, которая останется в экстрагируемом растворе согласно Ур-ю

Из Ур-й следует, что экстрагирование n раз более эффективно, чем проведение одной экстракции тем же общим объемом экстрагента