Politechnika Krakowska WIiTCh	Sprawozdanie z ćwiczenia numer 3	Data:
	Destylacja	Ocena:

1. Wstęp teoretyczny

Destylacja jest prostą metodą rozdziału składników mieszaniny. Jej działanie opiera się na wykorzystaniu różnicy w lotności poszczególnych składników mieszaniny i ma na celu wzbogacenie mieszaniny w składnik bardziej lotny.

Schemat aparatury:

1. Kolba z substancją którą chcemy destylować

2. Nakładka

3. Chłodnica

4. Nakładka

5. Kolba do odbioru destylatu

6. Termometr

Para i ciecz są w stanie równowagi termodynamicznej gdy ich potencjały są sobie równe:

μ_c,A =μ_p,A, 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, gdzie:

p_A- ciśnienie cząstkowe składnika A nad roztworem(np.A-B) [mmHg]

P_A- prężność par nasyconych czystego składnika A [mmHg]

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

Z prawa Daltona wiemy, że:

p_A= p·y_A, gdzie:

p- ciśnienie całkowite wywierane na układ z zewnątrz [mmHg]

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

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

y_A= (P_A/p)·x_A

Jeżeli roztwór jest doskonały- spełnia prawo Raoult. Przykładem roztworu zachowującego się jak doskonały może być np. roztwór benzen-toluen. Sumaryczna prężność pary nad takim roztworem w funkcji ułamka molowego składników ma charakter liniowy.

Roztwory rzeczywiste wykazują jednak odchylenia od prawa Raoulta:

• Dodatnie odchylenia obserwujemy wtedy, gdy sumaryczna prężność pary jest większa niż to wynika z prawa Raoulta.

• Ujemne, jeśli sumaryczna prężność par nasyconych nad takim roztworem jest mniejsza niż wynika to z prawa Raoulta.

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

p_B= K_H·x_B, gdzie:

K_H- stała Henry'ego charakterystyczna dla danej substancji.

Destylacja którą przeprowadzam w laboratorium to destylacja IZOBARYCZNA.

2. Opis wykonania ćwiczenia

1. Przygotowujemy roztwór heksan-toluen z 40 cm³ heksanu i 10 cm³.

2. Badamy jego współczynnik załamania światła, a następnie umieszczamy w zestawie do destylacji.

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

4. Doprowadzam układ do wrzenia i gdy ustali się temperatura wrzenia utrzymujemy układ tym stanie 10-15 minut.

5. Odłączam dopływ prądu następnie gdy ciecz przestaje wrzeć pobieram próbkę destylatu i badamy jego współczynnika załamania światła.

6. Przeprowadzamy doświadczenie jeszcze raz

3. Zestawienie wyników

Dane:

Prężność pary heksanu przy ciśnieniu atmosferycznym: 68,7^oC

Prężność pary toluenu przy ciśnieniu atmosferycznym: 110,6^oC

Ciśnienie w dniu pomiaru: 760 mmHg

L.p.	Temp. wrzenia [ºC]	Współczynnik załamania światła cieczy	Współczynnik załamania światła destylatu	Ułamek molowy toluenu w cieczy	Ułamek molowy toluenu w destylacie
0*	-	1.4075	-	0,26	-
1	75	1,4083	1.3901	0,28	0,13
2	73	1,4125	1,3858	0,32	0,1

*przed rozpoczęciem destylacji

Teoretyczny skład pary wyrażony ułamkiem molowym toluenu obliczony z prawa Raoulta i Daltona (y_A= (P_A/p)·x_A) w oparciu o wartości prężności pary nasyconej toluenu wynosi:

- przy pierwszej próbie

-przy drugiej próbie

Teoretyczny skład pary wyrażony ułamkiem molowym heksanu obliczony z prawa Raoulta i Daltona (y_A= (P_A/p)·x_A) w oparciu o wartości prężności pary nasyconej toluenu wynosi:

- przy pierwszej próbie

-przy drugiej próbie

Toluen	xT	yT (doświadczalnie)	PT [mmHg]	pA [mmHg]	yT (wyliczony)
Pierwsza destylacja	0,26	0,13	300	78	0,10
Druga destylacja	0,28	0,10	275	77	0,10

Heksan	xH	yH (doświadczalnie)	PH [mmHg] (wyliczona z p. Raoulta)	pH [mmHg] (wyliczone z p. Daltona)	yH (wyliczony)
Pierwsza destylacja	0,74	0,87	922	682	0,90
Druga destylacja	0,72	0,90	946	681	0,90

Wykres prężności pary od temperatury:

4. Wnioski

Z powodu skróconego czasu zajęć wykonałyśmy małą ilość pomiarów. Doświadczeniem udało nam się potwierdzić, że heksan jest substancją bardziej lotną od toluenu. Duża różnica w składzie pary po pierwszej destylacji wynika z przypadkowego zmieszania par z cieczą, która zebrała się w okolicach odpływu pary (złe ustawienie korka). Druga destylacja została przeprowadzona prawidłowo. Po wynikach doświadczenia można stwierdzić, że destylacja nie jest bardzo sprawną metodą rozdzielania substancji. Podgrzewanie jest czasochłonne, a rozdział substancji (pomimo znacznej różnicy w temperaturze wrzenia) nastąpił w niewielkim stopniu.

Nasze pomiary są obarczone błędem wynikającym z następujących faktów:

• Niedokładne odmierzenie toluenu wynikające z tego, że najniższą wartością na cylindrze było 20 cm³

• Nieszczelność aparatury podczas pierwszego pomiaru

---