PK WIiTCh GR. 34 Zespół nr 4	Ćwiczenie: 2	Data: 04.01.2001
1. Kręcigłowa Beata 2. Dyduła Łukasz 3. Aleksandrowicz Zofia	Temat: Wyznaczanie krzywych ciecz- para dla roztworów doskonałych.	Ocena:

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Poszczególne składniki układu ciecz-para znajdujące się w równowadze muszą spełniać warunek:

m_A^roztw = m_A^gaz

Wychodząc z takiego założenia można wyprowadzić prawo, które podał Raoult:

p_A = p_A^o * x_A

Można stwierdzić doświadczalnie, że w układzie złożonym z roztworu idealnie rozcieńczonego i pary nad nim prawo Raoulta najlepiej stosuje się do rozpuszczalnika, a do substancji rozpuszczonej najodpowiedniejsze jest prawo Henry˘ego:

x_i = K_i * p_i

Z prawa Raoulta możemy policzyć ciśnienia cząstkowe składników w fazie gazowej, pozostających w równowadze w określonej temperaturze z roztworem o znanym składzie. Istnieją trzy możliwe wykresy w układzie p-x :

• spełniający prawo Raoulta- jest to linia prosta

• dodatnie lub ujemne odchylenie od prawa Raoulta lecz bez ekstremum - krzywa

• dodatnie lub ujemne odchylenie od prawa Raoulta z wyraźnie zaznaczonym ekstremum - krzywa

Odchylenia te spowodowane są różnymi oddziaływaniami pomiędzy cząsteczkami A-A, B-B, a A-B.

Destylacja jest procesem fizykochemicznym polegającym na ogrzewaniu roztworu wieloskładnikowego do temperatury wrzenia pod stałym lub programowanym ciśnieniem zewnętrznym, a następnie skraplaniu par pozostających w równowadze z roztworem w chłodnicy i odbieralniku otrzymanego w ten sposób destylatu. Proces ten służy do rozdzielania składników, a podstawowym warunkiem stosowania tej metody jest, by skład pary różnił się od składu cieczy

.

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

1. Napełnić aparat około 40 cm³ roztworu

2.Doprowadzić układ do wrzenia.

3.Odczekać aż temperatura się ustabilizuje.

4.Pobór próbek:

-pobrać próbkę destylatu

-pobrać próbkę cieczy wrzącej

5.W ten sam sposób wykonać pomiary dalszych próbek.

6.Pomiary stężeń wykonać metodą refraktometryczną.

WYNIKI I OBLICZENIA

Ciśnienie atmosferyczne: p_atm=750 mmHg (998,33 hPa)

Temperatura otoczenia: T_otocz=20 ^oC (293 K)

Temperatura wrzenia n-heksanu: T_w=68,7 ^oC (341,9 K)

Temperatura wrzenia toluenu: T_w=110,6 ^oC (383,6 K)

Korzystając z wykonanego wykresu zależności współczynnika załamania światła od stężenia będziemy mogli wyznaczyć stężenia otrzymanego destylatu i wrzącej cieczy.:

Otrzymane wyniki poddajemy weryfikacji obliczając teoretyczny skład pary będącej w równowadze z cieczą.

Z prawa Raulta mamy:

p = p_a + p_b

p_a = p_a^o * X_a

Gdzie:

p-ciśnienie całkowite

p_a-ciśnienie cząstkowe toluenu

p_a^o-prężność par toluenu w stanie czystym

X_a-ułamek molowy toluenu w roztworze ciekłym.

Z prawa Daltona mamy natomiast:

p = p_a*Y_a+ p_b*Y_b

Stąd:

Y _a= p/p_a^o * X_a

Gdzie: Y_a-ułamek molowy toluenu w parze

Obliczamy poprawkę na zminę ciśnienia dla temperatury wrzenia.

T_w = T_w⁷⁶⁰ + ∆T/∆p *∆p

Stąd:

Temperatura wrzenia heksanu T_h=68,7 + 0,042*(-12) = 68,28 ^oC (341,3 K)

Temperatura wrzenia toluenu T_t=110,6 + 0,046*(-12) = 110,14 ^oC (383,2 K)

Mieszanina n-heksanu-toluen o temperaturze wrzenia 71,0 ^oC (344,2 K)

Lp.	N^20D dla cieczy	N^20D dla pary	X0 toluenu w cieczy	X0 toluenu w parze
1	1,4104	1,3789	0,329	0,115

Mieszanina n-heksan-toluen o temperaturze wrzenia 81,0 ^oC (354,2 K)

Lp.	N^20D dla cieczy	N^20D dla pary	X0 toluenu w cieczy	X0 toluenu w parze
1	1,4403	1,3987	0,627	0,258

Mieszanina n-heksan-toluen o temperaturze wrzenia 86,0 ^oC (359,2 K)

Lp.	N^20D dla cieczy	N^20D dla pary	X0 toluenu w cieczy	X0 toluenu w parze
1	1,4605	1,4098	0,699	0,352

Stężenie toluenu w parze( obliczeniowe):

Temperatura wrzenia T [^oC]	Prężność pary czystego toluenu pT^o	Stężenie toluenu w parze yT
71	271,4	0,119
81	360,2	0,301
86	387,8	0,361

Obliczenia wykonano według zależności:

gdzie:

y_T- stężenie toluenu w parze

p_T⁰- prężność pary nasyconej nad czystym toluenem w temperaturze T

p_b- ciśnienie atmosferyczne

x_T- stężenie toluenu w mieszaninie wrzącej w temperaturze T pod ciśnieniem p_b

WNIOSKI

Wraz z obniżeniem ciśnienia zewnętrznego maleje temperatura wrzenia substancji ciekłej.

Zjawisko to związane jest z tym, że układ osiąga temperaturę wrzenia w momencie, gdy prężność jego par jest równa ciśnieniu zewnętrznemu.

Prężność par nad cieczą oczywiście rośnie wraz ze wzrostem temperatury, wzrost wartości prężności par jest bardzo gwałtowny - postęp geometryczny.

Znając skład roztworu poddawanego wrzeniu można obliczyć, wykorzystując prawa Raulta i Daltona, skład równowagowej pary.

Periodyczna destylacja prosta może być użyta jako metoda rozdzielania dwóch substancji, które tworzą ze sobą układ zeotropowy.

---