Nr grupy : Nr zespołu :	Ćwiczenie nr 3	Data :
	Destylacja. Wyznaczanie krzywych równowagowych ciecz - para.	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=754 mmHg

Temperatura otoczenia: T_otocz=20 ^oC

Temperatura wrzenia n-heksanu: T_w=68,7 ^oC

Temperatura wrzenia toluenu: T_w=110,6 ^oC

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_a^o/p * X_a

Gdzie: Y_a-ułamek molowy toluenu w parze.

Obliczamy poprawkę na zminę ciśnienia dla temperatury wrzenia.

T_w = T_wº+ (∆T/∆p) *∆p

Stąd:

Temperatura wrzenia heksanu T_h=68,7 + 0,042(-9) = 68,3 ^oC

Temperatura wrzenia toluenu T_t=110,6 + 0,046(-9) = 110,2 ^oC

Mieszanina n-heksanu-toluen o temperaturze wrzenia 77 ^oC

N^20D dla cieczy	N^20D dla pary	X0 toluenu w cieczy	Y0 toluenu w parze	Y a= pa^o/p * Xa
1,4331	1,3933	0,502	0,204	0,200

Mieszanina n-heksan-toluen o temperaturze wrzenia 80,5 ^oC

N^20D dla cieczy	N^20D dla pary	X0 toluenu w cieczy	Y0 toluenu w parze	Y a= pa^o/p * Xa
1,4398	1,3940	0,552	0,210	0,263

Mieszanina n-heksan-toluen o temperaturze wrzenia 94 ^oC

N^20D dla cieczy	N^20D dla pary	X0 toluenu w cieczy	Y0 toluenu w parze	Y a= pa^o/p * Xa
1,4780	1,4441	0,830	0,584	0,594

WNIOSKI

Z analizy wykresu wynika, że rzeczywista temperatura wrzenia roztworu jest bardzo przybliżona do teoretycznej i nie występują zasadnicze odchylenia. Niewielka różnica w otrzymanych wynikach spowodowana jest, przez niedokładne odczyty i wadliwie działający autotransformator. Na wynik pomiarów miało też wpływ otwarte okno w sali laboratoryjnej, a co się z tym wiąże niewielkie wahnięcia temperatury. Substancją bardziej lotną w tym roztworze jest heksan. W destylacie jest go zatem więcej w stosunku do roztworu wyjściowego.

---