Seminarium 2

Ciecze mieszające się

nieograniczenie

Prężność pary



Prężność (ciśnienie) pary nasyconej jest
to ciśnienie, przy którym w określonej
temperaturze gaz jest w stanie
równowagi z cieczą

Prężność pary
jest
charakterystyczn
a dla cieczy i
rośnie ze
wzrostem
temperatury

Rezorcyna

Rezorcyna jest składnikiem farb do włosów, płynów do
układania włosów, leków zewnętrznych o działaniu
grzybobójczym i keratolitycznym

Dane fizykochemiczne:

Gęstość

(141 st.C)- 1,1586 g/cm

3

Gęstość par: 3,8 (powietrze = 1)
Masa właściwa: 1,27 g/cm

3

Prężność pary nasyconej w funkcji temperatury:

lg(p) = A - B / (C+t) p[mmHg] t[C]
A: 7,88906
B:2231,138
C:169,288

Granice wybuchowości:

dolna - 1,4 % obj.
górna - 9,8 % obj.

p-chloroanilina

Stosowana jest do produkcji
barwników, leków i środków
kosmetycznych.
Jako składnik kosmetyków
odpowiada za działanie
bakteriobójcze.

Dane fizykochemiczne:
masa cząsteczkowa: 127.57334
lepkość dynamiczna: 1,2 mPa * sek (90 °C)

prężność pary: 0,07 hPa (20

o

C); 0,7 hPa (50

°C)

gęstość nasypowa: 790 kg / m3
log P(oktanol / woda): 1,83

Ułamek molowy

B

A

A

n

n

n

X

+

=

X – ułamek molowy
n

A

– liczba moli substancji A

n

B

– liczba moli substancji B

0  X  1

Roztwory doskonałe



Procesowi ich mieszania nie towarzyszy

efekt cieplny.



Zachowują się jak roztwór doskonały 2

lotnych substancji i dlatego prężności par

obu składników nad roztworem spełniają

prawo Raoulta w całym zakresie stężeń.



oddziaływania międzycząsteczkowe w

roztworze są takie same jak oddziaływania

w czystych składnikach



Np. metanol i etanol, benzen i toluen,

heksan i heptan

Prawo Raoulta



Prężność pary danego składnika nad
roztworem jest równa iloczynowi prężności
pary czystego składnika i jego ułamka
molowego w roztworze

p

a

= X

a

∙ p

a

*

p

a

* - prężność pary czystego składnika

X

a

– ułamek molowy

Prawo Daltona



Całkowita prężność pary nad roztworem
jest równa sumie prężności pary
składników roztworu

p

tot

= p

a

+ p

b

Całkowita prężność pary

p

= p

a

+ p

b

p

a

= X

a

∙ p

a

*

p

b

= X

b

∙ p

b

*

1

0

p

a

*

X

a

p

p

a

p

b

p

b

*

Całkowita prężność pary



p

tot

= p

a

+ p

b

p

a

= X

a

∙ p

a

*

p

b

= X

b

∙ p

b

*

p

tot

= X

a

∙ p

a

* + X

b

∙ p

b

*

X

a

+ X

b

= 1, X

b

= 1 - X

a

p

tot

= X

a

∙ p

a

* + (1 – X

a

) ∙ p

b

*

p

tot

= X

a

∙ p

a

* + p

b

* - X

a

∙ p

b

*

p

tot

= p

b

* + X

a

∙ (p

a

* - p

b

*)

Ciecze z dodatnimi
odchyleniami od prawa
Raoulta

Aceton i disiarczek

węgla,

etanol i woda,
etanol i benzen,
etanol i chloroform,

metanol i aceton

A-A, B-B > A-B

ΔH

miesz

> 0

(proces

endotermiczny)

Acetone

Carbon
disulfide

0

1

p

total

p

X

carbon disulfide

Ciecze z ujemnymi
odchyleniami od prawa
Raoulta

woda i kwas azotowy,

pirydyna i kwas
mrówkowy, aceton i
chloroform

A-A, B-B < A-B

ΔH

miesz

< 0

(proces egzotermiczny)

0

1

p

total

p

X

chloroform

chloroform

acetone

Roztwory idealnie
rozcieńczone – prawo
Henrego

Prężność pary substancji rozpuszczonej

jest proporcjonalna do jej ułamka
molowego w roztworze

p

B

= X

B

∙ K

B

K

B

jest stałą charakterystyczną dla substancji

Prawo Raoulta i prawo
Henrego

Kiedy składnik roztworu jest

w

nadmiarze

(rozpuszczalnik)

zachowuje się zgodnie z

prawem

Raoulta

. Kiedy ta

sama substancja ma małe
stężenie (

s. rozpuszczona

)

zachowuje się zgodnie z
prawem

Henrego

.

0

1

p

Ułamek molowy

p*

K

Roztwór idealny

Roztwór idealnie
rozcieńczony

Skład pary nad roztworem

p

a

= p

tot

∙ X

ap

(Prawo Daltona)

Xap –

ułamek molowy składnika w parze

p

tot

∙ X

ap

= X

a

∙ p

a

*

p

tot

∙ X

bp

= X

b

∙ p

b

*

b

b

a

a

p

b

p

a

X

*

p

X

*

p

=

X

X

Skład pary nad roztworem
idealnym

p

0

1

s

1

s

1

’

skład pary

prężność pary

s

1

p

1

Skład pary nad roztworem
rzeczywistym

1. Dodatnie odchylenie od pr. Raoulta

2. Ujemne odchylenie od prawa Raoulta

p

1

s

1

s

1

s

1

’

Az

skład pary

prężność pary

Az

p

1

s

1

’

s

1

skład pary

prężność pary

s

1

Destylacja



Destylacja jest to metoda rozdzielania
składników tworzących roztwór opartą
na zjawisku wzbogacania pary nad
wrzącym roztworem w składnik bardziej
lotny

Zastosowanie destylacji



W rafineriach – destylacja frakcyjna ropy
naftowej



Produkcja ciekłego tlenu, azotu i argonu



Badanie składu lotnych olejków roślinnych



Destylacja chlorosilanów do produkcji
silikonu



Produkcja olejów rafinowanych,
stosowanych w kosmetykach do
pielęgnacji skóry

Destylacja - aparatura

Destylacja frakcyjna

Destylacja

1. Roztwory idealne

0

1

Stężenie składnika, X

a

Temp

.

Skład pary

a

1

a

2

a

2

’

a

3

a

3

’

a

4

Temperatura
wrzenia cieczy

T

3

T

2

Destylacja

2. Dodatnie odchylenia od prawa Raoulta

0

1

Stężenie składnika, X

a

Temp

.

Skład pary

a

1

a

2

a

2

’

a

3

a

3

’

a

4

Temperatura
wrzenia

T

2

T

3

Destylacja

3. Ujemne odchylenie od prawa Raoulta

0

1

Composition, X

a

Temp

.

Skład pary

a

1

a

2

’

a

2

a

3

a

3

’

a

4

Temperatura
wrzenia cieczy

T

2

T

3

Azeotropy z dodatnim
odchyleniem od prawa
Raoulta

Sładnik azeotropu

Temperatura wrzenia

[K]

Stężenie [%]

składnika A w

azeotropie

A

B

A

B

azeotrop

woda

Benzen

Aceton

Benzen

Woda

Aceton

Etanol
Etanol

Metanol
Metanol

Propanol

Disiarcze

k węgla

373,2
353,4
329,6
353,4
373,2
329,6

351,

4

351,

4

337,

8

337,

8

370,

4

319,

4

351,3
341,4
328,8
331,5
360,8
312,4

4,4

67,6
87,9
60,4
28,3
34,0

Azeotropy z ujemnym
odchyleniem od prawa
Raoulta

Składnik azeotropu

Temperatura wrzenia

[K]

Stężenie [%]

składnika A w

azeotropie

A

B

A

B

azeotrop

Kwas

azotowy

HCl

HBr

formaldehyd

woda
woda
woda
woda

359,2
188,2
206,2
373,8

373,

2

373,

2

373,

2

373,

2

393,6
381,6
399,2
380,4

68,0
20,2
47,5
77,5

Rozdzielenie azeotropu na
składniki



Destylacja azeotropu z trzecim
składnikiem



Destylacja ekstrakcyjna z trzecim
składnikiem



Ekstrakcja ciecz-ciecz



Perwaporacja – częściowa waporyzacja
przez błonę



sorpcja