ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перегонка из "Препаративная органическая химия" Молекулы жидкости, подобно молекулам газа, находятся в постоянном движении и, сталкиваясь между собой, взаимно обмениваются энергией. Некоторые из молекул жидкости, обладающие особенно большой энергией, могут вырваться из жидкости за ее свободную поверхность, образуя газовую фазу данного вещества. Этот процесс, интенсивность которого увеличивается с возрастанием температуры, называется испарением. По мере возрастания числа молекул пара становится заметной тенденция обратного перехода части молекул в жидкость—процесс конденсации. Когда скорость парообразования сравняется со скоростью конденсации, т. е. когда число молекул, вылетающих из жидкости, станет равно числу молекул, оседающих на ее поверхности, установится состояние подвижного равновесия. Его характеризует, с одной стороны, температура, а с другой—соответствующее этой температуре давление насыщенного пара данного вещества, которое будет мерой концентрации его молекул в газовой фазе. Давление насыщенного пара не зависит ни от количества веществ, находящихся в отдельных фазах, ни от занимаемого ими объема. Оно является толька функцией температуры.. [c.20] Как видно из приведенного уравнения, влияние внешнего давления, обусловленного присутствием инертного газа, обычно невелико. Например, для воды при комнатной температуре возрастание внешнего давления на 1 ат вызывает возрастание давления пара на 0,1%. Другим фактором, ВЛИЯЮШ.ИМ на давление насыш,енного пара, является характер поверхности жидкости, обусловленный действием поверхностного натяжения. Это влияние заключается в изменении давления пара над искривленными поверхностями по сравнению с его давлением над плоской поверхностью. [c.21] в увлажненных данной жидкостью капиллярах, в которых образуется вогнутый мениск, давление тем меньше, чем уже капилляр. Этот факт следует учитывать при сушке пористых тел, например активированного угля, неглазированного фарфора и т. п. Чтобы из таких тел удалить воду путем испарения, необходимо этот процесс проводить при температуре выше нормальной температуры кипения жидкости. Наоборот, конденсация пара на пористых поверхностях начинается раньше, чем будет достигнута величина давления пара, необходимая для конденсации на плоских поверхностях. [c.21] Теплота парообразования не является величиной постоянной, она изменяется с температурой. [c.21] Эти величины являются постоянными, характеристическими для каждого вещества. [c.22] В этом случае функция имеет вид прямой линии. [c.22] Перегревание жидкости относится к числу явлений, причиняющих наибольшие осложнения при перегонке. Это явление заключается в том, что жидкость, нагретая до температуры кипения (или даже несколько выше), при данном давлении все же не закипает. Обычно жидкость может быть перегрета только при благоприятных для этого условиях, например при нагревании жидкости, из которой удален воздух, в сосуде с чистыми и гладкими стенками, не имеющими никаких царапин, углублений и изгибов, облегчающих образование пузырьков пара. [c.23] ЖИДКОСТИ, т. е. следует облегчать образование внутри жидкости маленьких пузырьков, так называемых зародышей газовой фазы, которые самопроизвольно могут появиться только вследствие внезапного изменения концентрации молекул внутри жидкости. Этот эффект может быть достигнут, например, путем обычного встряхивания жидкости или действием ультразвука. Образование пузырьков облегчается также в присутствии тел, имеющих острые грани, покрытых трещинами или маленькими капиллярными углублениями. Но наиболее эффективным и наиболее часто применяемым способом является введение в жидкость пористых тел (кусочков неглазированного фарфора, пемзы или заплавленных с одной стороны капилляров— кнпелок ). Выделяющиеся из них при нагревании пузырьки воздуха становятся зачатками более крупных пузырей пара, облегчая тем самым нормальное кипение. [c.24] Ха и А в—молярные доли компонентов А и В. [c.24] Таким образом, пар по сравнению с исходной жидкостью богаче летучим компонентом А, а жидкость, остающаяся после частичного испарения, богаче менее летучим компонентом В. [c.25] Смесей жидкостей, к которым можно применить закон Рауля, немного. К ним, как правило, относятся смеси веществ, химически родственных, как, например, гептан и гексан при 30°, бромистый этил и иодистый этил при 30°, хлористый бутил и бромистый бутил при 50°, молекулы которых в чистом состоянии (А—А, В—В) взаимодействуют между собой приблизительно с такой же силой, как и в смеси (А—В). В случае, когда силы, действующие между одинаковыми молекулами, больше сил, действующих между молекулами разнородными, можно наблюдать положительное отклонение от закона Рауля—давление пара смеси больше ожидаемой (рис. 4,а). В случае сильных отклонений, как, например, в случае гептана и этанола или сероуглерода и ацетона, для определенного состава наблюдается максимум давления пара. Когда отклонения невелики, как, например, для гептана и четыреххлористого углерода, максимум не наблюдается. [c.25] дающие положительные отклонения, встречаются очень часто и представляют собой бесспорное большинство всех наблюдаемых случаев. [c.25] Когда соотношение межмолекулярных сил обратно вышеописанному, появляются отклонения отрицательные (рис. 4,6). Таким свойством обладают смеси пиридина и муравьиной кислоты, хлороформа и эфира, ацетона и хлороформа. Для таких смесей наблюдаются минимумы давления пара. [c.26] Физическая интерпретация отклонений от закона Рауля довольно проста. Если в случае смешения двух жидкостей межмолекулярные силы уменьшаются, то молекулам легче перейти в газовую фазу, и в связи с этим наблюдается увеличение суммарного давления насыщенного пара. Если же силы эти возрастают, молекулы с большей силой будут удерживаться в жидкости, что обусловливает понижение давления пара смеси. [c.26] Различают несколько основных типов жидких смесей. [c.27] Площадь, ограниченная кривыми испарения и конденсации (рис, б,а), соответствует области существования двух фаз жидкость—пар. Точки р,, Су и р2, Са, соединенные горизонтальными отрезками изотерм, отображают состав пара х ,.х2 и жидкости х,, при данных температурах и -2. Выпаривая смесь состава х,, получаем пар состава обогащенный более летучим компонентом А. Конденсируя этот пар в другом сосуде и вновь подвергая испарению полученный конденсат, получаем пар состава Х2 содержащий еще больше А, и т. д. Оставшаяся в сосуде жидкость в продолжение перегонки обогащается менее летучим компонентом В. [c.27] Повторяя описанный процесс многократно, можно практически разделить смесь на чистые компоненты. Осуществить это тем легче, чем больше разница между составом жидкости и составом пара, т. е. чем больше расходятся между собой кривые испарения и конденсации. Примером смесей такого типа могут служить бензол и сероуглерод, бензол и толуол, хлороформ и четыреххлористый углерод, ацетон и вода, хлорбензол и бромбензол. [c.27] Этот случай (рис. 8) очень сходен с предыдущим, но отличается от него тем, что при разделении смеси на азеотроп и чистые компоненты последние не остаются в перегонной колбе, как в предыдущем случае, а отгоняются, в остатке же остается азеотроп, как кипящий при более высокой температуре, К смесям такого типа относятся вода—муравьиная кислота, муравьиная кислота—пиридин, хлороформ—метилацетат, фенол—анилин. [c.28] Для разделения азеотропных смесей или удаления из смеси одного из компонентов применяют следующие способы. [c.28] Вернуться к основной статье