Билет 7 Вопрос 2
КОНОВАЛОВА ЗАКOНЫ, связывают изменения состава равновесно сосуществующих жидкой и паровой фаз двойной системы с изменениями температуры или давления. В совр. формулировке первый коновалова закoны устанавливает: при постоянной температуре Т = const давление пара раствора возрастает (уменьшается) при увеличении концентрации того компонента, содержание которого в паре больше (меньше), чем в растворе; при постоянном давлении р = const температура кипения раствора возрастает (уменьшается) при увеличении концентрации того компонента, содержание которого в паре меньше (больше), чем в растворе.
Сущность разделения (разгонки) бинарных жидких растворов
Как можно разделить бинарную смесь на составляющие компоненты? Предложим, что смесь состоит из воды и ацетона в соотношении 1:1.
Для разделения смеси необходимо (рис. 8.6):
1. нагреть смесь до кипения с целью увеличения скорости испарения жидкости.
2. образовавшуюся паровую фазу сконденсировать.
По мере кипения состав бинарной смеси во времени изменяется. Это связано с тем, что летучий компонент (ацетон), имея большее парциальное давление, в большей мере поступает в паровую фазу, а поэтому его содержание в жидкой фазе уменьшается.
Состав конденсата во времени также изменяется (рис. 8.7). В начальный период конденсат в своем составе содержит главным образом летучий компонент, затем его концентрация во времени постепенно понижается, одновременно растет концентрация высококипящего компонента.
Если всю смесь превратить в пар и собрать в виде конденсата, то состав ее не изменится.
Чтобы разделить смесь, необходимо произвести отбор конденсата в определенный период, разделяя его по времени на несколько частей. Первая часть будет состоять, в основном, из летучего компонента, вторая – обогащенная летучим компонентом, последующие части будут содержать высококипящий компонент в большем количестве. Каждую часть вновь нагреть до кипения и конденсат собрать в различные отрезки времени. Проделав так несколько раз, можно получить отдельные компоненты исходной смеси.
Изменение состава жидкой и паровой фаз при различных температурах кипения можно показать на диаграмме температура кипения – состав жидкой и паровой фаз.Ректификация – процесс одновременного испарения раствора и частичной конденсации паров, осуществляемый в одном аппарате – ректификационной колонне.
Билет 8 Вопрос 2
Перегонка с водяным паром. Область применения.
Перегонка с водяным паром является эффективным методом очистки органических соединений, не растворимых или трудно растворимых в воде. Она особенно пригодна в тех случаях, когда продукт реакции загрязнен большим количеством труднолетучих смолистых примесей.
Этот способ позволяет проводить перегонку веществ при температуре, значительно меньшей, чем их температура кипения.
Теоретическое обоснование.
В случае практически нерастворимых друг в друге жидкостей испарение каждой из них идет независимо от другой и давление паров каждого компонента при неизменной температуре остается постоянным при любых соотношениях масс взятых жидкостей.
Принимая систему за идеальную по закону Рауля можно найти давление пара каждой жидкости над смесью, а по закону Дальтона - общее давление паров над смесью
pA=pA*xA, pB=pB*xB, p = pA + pB
Так как для взаимно несмешивающихся жидкостей xA=1; xВ=1 (мольные доли веществ A, B в жидкости), то:
p = pA* + pB*
Из уравнения видно, что общее давление паров на системой из двух несмешивающихся жидкостей всегда больше чем давления паров чистых веществ.
Т.к. условием начала кипения является равенство давления паров над жидкостью внешнему давлению, то при нагревании общее давление пара над системой достигает значения внешного давления раньше, чем это возможно для паров чистых веществ. Поэтому такие жидкости всегда кипят при более низкой температуре, чем компоненты, образующие их, и температура кипения остается постоянной, пока полностью не отгонится один из компонентов.
В случае перегонки с водяным паром при нормальном давлении температура кипения смеси всегда будет меньше 100° С
Билет 6 вопрос 2