PK WIiTCh GR. 24 Zespół nr	Sprawozdanie zbiorcze z ćw. nr 3	Data:
	Destylacja Wyznaczanie krzywych równowagowych ciecz- para w układach dwuskładnikowych o całkowitej mieszalności.	Ocena:

1. Część teoretyczna

Destylacja jest procesem jednostkowym ma na celu wzbogacenie mieszaniny w składnik bardziej lotny.

Destylację prowadzi się do momentu gdy otrzymamy żądany produkt oraz tak aby był ten proces najkorzystniejszy z punktu widzenia ekonomicznego.

Warunkiem koniecznym który musi być spełniony aby można było przeprowadzić proces destylacji jest to aby skład cieczy był różny od składu pary otrzymanej w wyniku destylacji(destylatu)- jest to motorem napędowym tego procesu!

Para i ciecz są w stanie równowagi termodynamicznej gdy:

μ_c,A =μ_p,A (1)

Gdzie:

μ_c,A- potencjał chemiczny składnika A roztworu w cieczy

μ_p,A- potencjał chemiczny składnika A roztworu w parze

Dla roztworu doskonałego znajdującego się w stanie równowagi obowiązuje prawo Raoulta:

p_A=P_A·x_A (2)

Gdzie:

p_A- ciśnienie cząstkowe składnika A nad roztworem(np.A-B) [N/m²]

P_A- prężność par nasyconych czystego składnika A [N/m²]

x_A- ułamek molowy składnika A w cieczy [kmolA/kmol]

Znamy również zależność termodynamiczną:

p_A= p·y_A (3)

Gdzie:

p- ciśnienie całkowite wywierane na układ z zewnątrz [N/m²](u nas atmosferyczne)

y_A- ułamek molowy składnika A w parze [kmolA/kmol]

Łącząc te dwa równania znajdujemy zależność między ułamkiem molowym składnika w cieczy i w parze:

y_A= (P_A/p)·x_A (4)

Roztwory doskonałe (ich cząsteczki oddziałują na siebie takimi samymi siłami międzycząsteczkowymi są np. z jednego szeregu homologicznego BENZEN-TOLUEN) spełniają prawo Raoulta oraz dla roztworu dwuskładnikowego A-B

p_B<p<p_A co więcej zależność ciśnienia całkowitego nad takim roztworem w funkcji ułamka molowego składników ma charakter liniowy.

Roztwory rzeczywiste:

Zeotropy- obowiązuje warunek p_B<p<p_A,nie ma ekstremum, ale występują odchylenia od prawa Raoulta:

Dodatnie, jeśli : A-A i B-B>A-B całkowita prężność par nasyconych nad takim roztworem jest większa niż wynika to z prawa Raoulta.

Ujemne, jeśli : A-A i B-B<A-B całkowita prężność par nasyconych nad takim roztworem

jest mniejsza niż wynika to z prawa Raoulta

Jeśli jedne z tych oddziaływań bardzo przewyższają drugie mamy do czynienia z roztworem:

Azeotropowym- jest to roztwór o destylujący w stałej temperaturze bez zmiany składu. Występuje ekstremum czyli minimum prężności pary nasyconej nad roztworem(maksimum temperatury wrzenia) lub maksimum prężności pary nasyconej nad roztworem(minimum temperatury wrzenia).

Dla roztworu dwuskładnikowego gdzie x_A>>x_B dla x_A, czyli rozpuszczalnika obowiązuje prawo Raoulta mimo że roztwór jest niedoskonały, natomiast dla x_B, czyli substancji rozpuszczonej prawo Henry'ego:

p_B= K_H·x_B (5)

K_H- stała Henry'ego charakterystyczna dla danej substancji.

Destylacja którą przeprowadzam w laboratorium to destylacja IZOBARYCZNA.

2. Część praktyczna.

2.1 Odmierzam w cylindrze V[cm³] roztworu heksan-toluen.

2.2 Włączam obieg wody w chłodnicy następnie podłączam zestaw destylacyjny do prądu.

2.3 Napełniam zestaw do destylacji w którym ma ustalić się równowaga ciecz-para

ww. roztworem.

2.4 Doprowadzam układ do wrzenia i gdy ustali się temperatura wrzenia utrzymuje układ w

tym stanie 10-15 minut.

2.5 Odłączam dopływ prądu następnie gdy ciecz przestaje wrzeć pobieram próbkę pary i

cieczy do badania refraktometrycznego (czyli współczynnika załamania światła).

2.6 Badanie przeprowadziłam na kilku próbkach.

3. Analiza wyników uzyskanych przez poszczególne zespoły:

zespół	Temperatura [^oC]	Ciśnienie [mmHg]
1a	80	756
	83,5
	86
1b	77		754
	80,5
	94
2	94		754
	79,5
3	88		754
	92
4,5	88		749
	90,5
6	87		758
	96
	100
7	85		758
	97
8	82		749
	84

Analiza wyników uzyskanych przez zespoły 1b,2,3 ze względu na takie same ciśnienie prowadzenia doświadczenia:

Temperatura [^oC]	x toluenu	y toluenu
68,45	0	0
77	0,502	0,204
79,5	0,584	0,196
80,5	0,552	0,210
88	0,750	0,410
92	0,850	0,550
94	0,830	0,584
94	0,908	0,562
110,32	1	1

Analiza wyników uzyskanych przez zespoły 6,7 ze względu na takie same ciśnienie prowadzenia doświadczenia:

Temperatura [^oC]	x toluenu	y toluenu
68,6	0	0
85	0,680	0,31
87	0,636	0,329
96	0,722	0,452
97	0,855	0,520
100	0,869	0,649
110,5	1	1

4. Wnioski

Z analizy wykresów wynika że wyniki uzyskane przez poszczególne zespoły są nie precyzyjne. Wyznaczone punkty nie pokrywają się z wykresem. Brak poprawności wykresów może wynikać z następujących faktów:

• Nieszczelność aparatury

• Niedokładność odczytu temperatury

• Niedokładność odczytu współczynnika załamania światła ze skali refraktometru

• Nieprecyzyjne odczyty z wykresu ułamek molowy-współczynnik załamania światła

• Niedoskonałości oka ludzkiego

Substancją bardziej lotną w tym roztworze jest heksan. W destylacie jest go zatem więcej w stosunku do roztworu wyjściowego.

---