Термодинамическое док-во II з-на Кановалова. Жидкости, имеющие максимум или минимум на кривых давление, страница 3

При разгонке азеатропов с максимумом Ткип в отгоне будут содержаться жид-ть А или В, а в остатке –азеатроп, содержащий оба компонента (А+В). При разгонке жидкостей с минимумом Ткип с парами будет уходить из разгоночного аппарата азеатроп, а в остатке будет содержаться один из компонентов.

Методы разделения гетероазеатропных смесей:

1) Химический метод разделения азеатропа (вода+спирт ,с добавлением водоотнимающего агента, например СаО )

2) Разгонка в колоннах под вакуумом.

3) Разделение азеатропа путем перегонки с добавлением третьего компонента.(К раствору вода+спирт добавляем бензол .образуется двухслойная жидкость,кипящая при 64 ºС и давлении 1 атм. Остаток после отгонки бензольного раствора явл. абс. спирт).

18. 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

μI3II3

Химический потенциалзависит от активности 3-го компонента в р-ре.

μ3 = μº3+ RT ln а3       

μº(I)3+ RT ln а(I)3  = μº(II)3+ RT ln а(II)3

При  Т=const

,

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.

15 Гетероазеатроп. Перегонка с водяным паром.

Гетероазеотроп – гетерогенная жидкая система, состоящая из двух ограниченно смешивающихся жидкостей, общий состав которой совпадает с составом пара, равновесного с двумя жидкими фазами.

 

Очевидно, что разделение азеотропного раствора на чистые компоненты путем фракционной перегонки невозможно.

В случае азеатропа с минимумом Ткип фракционная перегонка или ректификация раствора любого состава приведет к концентрированию в остатке одного из компонентов (в зависимости от того, по какую сторону от минимума лежал состав исходного раствора). В конденсате будет азеотропный раствор.

В случае азеатропа с максимумом Ткип ректификация раствора: азеатроп останется в колбе ,а в приемнике соберется чистый компонент.

Методы разделения гетероазеатропных смесей:

1) Химический метод разделения азеатропа (Вода+спирт ,с добавлением водоотнимающего агента, например СаО )

2) Разгонка в колоннах под вакуумом.

3)Разделение азеатропа путем перегонки с добавлением третьего компонента.(К раствору вода+спирт добавляем бензол .образуется двухслойная жидкость,кипящая при 64 ºС и давлении 1 атм. Остаток после отгонки бензольного раствора явл. абс. спирт).

Перегонку с водяным паром используют для перевод в пар малолетучих высококипящих жидкостей. Перегонку с водяным паром – перегонка с водой почти нерастворимых в ней различных веществ. Этот метод основан на том, что системы состоящие из взаимно нерастворимых веществ, кипят при т-рах более низких чем т-ры кип-я чистых жид-ей. Относительные массовые кол-ва двух взаимно нерастворимых жид-ей g1/g2 в конденсате опр-ся давлениями насыщ-ых паров ( и ) при данной т-ре и мол-ым массам М1 и М2. Соотношение g1/g2 называется расходным коэф-ом.

При этом эта жидкость  переходит в пар при более низкой температуре, за счет создания парциального давления водяным паром и общее давление смеси становиться равным внешнему давлению при более низкой температуре кипения жидкости, чем  температура кипения этого малолетучего компонента. Для повышения выхода можно использовать перегретый водяной пар, применение которого дает возможность нагреть перегоняемое вещество до более высокой температуры и увеличить давление его насыщенного пара, а следовательно, согласно уравнению Дальтона  ( Р=р1+ р2) и мольную долю его в перегоняемой смеси.