![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Перегонка
Принцип методу. Перегонка - один з найбільш важливих методів виділення і очищення органічних речовин. При перегонці бінарної суміші речовин А і Б парціальні тиски окремих речовин в паровій фазі (відповідно, рА та рБ) визначаються законами Рауля: парціальний тиск пари даної речовини в паровій фазі над розчином дорівнює добутку тиску пари цієї речовини на її молярну частку в розчині (іншими словами: чим більше концентрація речовини в розчині, тим вище тиск її пари над розчином). рА = РА × хА (1.1) р Б = Р Б × х Б(1.2)
де Р А та Р Б – тиск парів чистих компонентів А і Б; В х А та х Б – молярні частки компонентів А та Б в рідині (х А + х Б = 1). В бінарній суміші х Б = 1 - х А, і тому співвідношення парціальних тисків в паровій фазі буде таким:
Парціальний тиск в паровій фазі р А та р Б, крім того, зв’язаний з загальним тиском пари р через молярні частки обох компонентів в паровій фазі у А та у Б (у А + уБ = 1):
р А = р × у А, р Б = р × у Б = р (1- у А ) (1.4)
Підстановка значень р А та р Б з рівнянь (1.4) в рівняння (1.3) дає:
Приймемо, що речовина А є найбільш леткою і тоді її молярну частку в парі та молярну частку в рідині будемо позначати без індексів, відповідно, у та х. Співвідношення тиску парів чистих компонентів Р А /Р Б позначають a і називають відносною леткістю. Якщо в рівняння (1.5) підставити a замість Р А /Р Б, то воно буде мати такий вигляд:
Рівняння (1.6) пояснює залежність між відносною концентрацією легкокип’ячого компонента в парі і в рідині. Можна помітити, що склад пари й рідини розрізняється тільки тоді, коли a> 1. І тільки в цьому випадку є можливим розділити компоненти перегонкою. Збагачення пари легко летким компонентом, з другого боку, тим більше, чим більше a, тобто чим більше розрізняються тиски парів чистих компонентів. Рівняння (6.I) показує те збагачення дистиляту легко летким компонентом, яке може бути досягнуто при однократному випаровуванні. Якщо речовини, які розділяють, відрізняються за своєю леткістю мало, то їх неможливо добре розділити при однократному процесі випаровування та конденсації, тобто простою перегонкою. В таких випадках процеси випаровування та конденсації повторюють багато разів (ректифікація). Можна керуватися таким емпіричним правилом: ректифікаційна перегонка повинна застосовуватися, коли різниця в температурах кипіння речовин, що розділяють, менша за 80о. При випаровуванні бінарної суміші з концентрацією більш леткого компонента х1 вміст його в парі зростає відповідно з рівнянням (1.6).
При повній конденсації цієї пари концентрація леткого компоненту, звичайно, не зміниться і в результаті утвориться нова рідка фаза з концентрацією того ж компонента х2 = у1:
Якщо випаровувати одержану рідину в другий раз, то пара, що утворюється при цьому, буде мати такий склад у2:
Після n -кратного повторення процесу випаровування та кон-денсації в результаті для складу пари одержують співвідношення:
Таким чином, розділення суміші рідин перегонкою можливе в тому випадку, коли утворена при перегонці пара має інший склад порівняно з рідиною. Д.П.Коновалов встановив закони, що характеризують співвідношення між складом рідини і парою над нею, які знаходяться у рівновазі. Згідно першому закону Д.П.Коновалова підвищення відносного вмісту певного компоненту в рідкій фазі завжди призводить до збільшення відносного вмісту його в парі. При цьому в двокомпонентній системі пара (порівняно з рідиною, що є в рівновазі з нею) відносно багатша тим з компонентів, додавання якого до системи
Способи перегонки розділяються на дві групи: проста перегонка і ректифікація. За умовами проведення розрізняють три види перегонки: а) при атмосферному тиску, б) при зменшеному тиску (перегонка у вакуумі) в) з водяною парою.
|