4. Sposób wykonania ćwiczenia
Do kolby zestawu destylacyjnego wlano 40 cm3 roztworu I i doprowadzono układ do wrzenia przez zwiększenie napięcia na autotransformatorze. Wcześniej sprawdzono poprawność działania układu chłodzenia i ustawienia zaworu trójdrożnego. Po ustaleniu się temperatury na termometrze ( po około 15 minutach od rozpoczęcia prowadzenia procesu) odczytano temperaturę wrzenia cieczy z dokładnością do 0,1°C. Następnie pobrano próbki skroplonego destylatu (przez podstawienie naczyńka pod odpływ destylatu i ustawienie zaworu trójdrożnego w pozycji odcinającej przepływ destylatu do zbiornika aparatu) i cieczy wrzącej (przez podstawienie naczyńka pod odpływ cieczy wrzącej i otwarcie zaworu spustowego). Po wykonaniu danej serii pomiarowej wyłączano autotransformator i ochładzano aparat przed wykonaniem następnych pomiarów, które przeprowadzano w analogiczny sposób jak dla roztworu I. Stężenia poszczególnych próbek oznaczono metodą refraktomeryczną.
5. Wyniki pomiarów
Mieszanina n-heksan-toluen o temperaturze wrzenia 92oC
N20D dla cieczy |
N20D dla pary |
X0 toluenu w cieczy |
Y0 toluenu w parze |
1,4778 |
1,4393 |
0,85 |
0,55 |
Mieszanina n-heksan-toluen o temperaturze wrzenia 88oC
N20D dla cieczy |
N20D dla pary |
X0 toluenu w cieczy |
Y0 toluenu w parze |
1,4610 |
1,4155 |
0,75 |
0,41 |
Stężenie toluenu w parze( obliczeniowe):
Temperatura wrzenia T [oC] |
Prężność pary czystego toluenu pTo |
Stężenie toluenu w parze yT |
88 |
430 |
0,42 |
92 |
490 |
0,56 |
Stężenie Toluenu w parze obliczono z zależności:
yA= (PA/p)·xA
.
6. 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 wzbogacenia wyjściowej substancji w składnik bardziej lotny, tylko jeśli substancje tworzą ze sobą układ zeotropowy