56841

M-

rń--::

•a.

p=const.

Roztwór o składzie C wrze w temperaturze T„ . a para nad nim ma skład P.

Po skropleniu tej pary otrzymuje się ciecz znacznie wzbogaconą w lotmejszy składnik B. Przeprowadzenie roztworu o składzie P w stan pary spowoduje, ze para ta będzie zawierała jeszcze więcej tego składnika, a ciecz powstała po jej skropleniu będzie prawie czystym składnikiem B. Powtórzenie tego procesu doprowadzi do zupełnego oddzielenia składnika B od trudniej lotnego składnika A. który pozostanie w naczyniu destylacyjnym.

Wielokrotne powtórzenie procesu destylacji nazywane destylacją frakcyjną -rektyfikacją, może się odbywać w sposób ciągły z zastosowaniem kolumny destylacyjnej w laboratonum lub kolumn rektyfikacyjnych w skali przemysłowej, w których wielokrotnie skrapla się i odparowuje destylat. Jeden cykl parowania-skraplanla nazywa się półką teoretyczną. Liczba półek teoretycznych jest proporcjonalna do długości kolumny - dla dobrego rozdziału wskazana jest większa liczba półek, czyli dłuzsza kolumna.

Aby uniknąć rozkładu substancji w temperaturze wrzenia obniża się tę temperaturę poprzez prowadzenie destylacji pod zmniejszonym

ciśnieniem.

r

S

W

Oddziaływania pomiędzy cząsteczkami roztworach rzeczywistych powodują, ze zależność prężności pary od składu

składu pary wykazuje ekstremum (minimum lub maksimum) - roztwory te są azeotropaml.

cieczy

■*' p«'"’ry

od

W punkcie ekstremalnym skład cieczy jest taki sam jak skład pary nad tą cieczą , a temperatura wrzenia takiego roztworu wykazuje minimum (dla maksimum prężności pary) lub maksimum (dla minimum prężności pary). Azeotropów nie można rozdzielić na czyste składniki metoda destylacji I trzeba stosować inne metodyll Przykłady mieszanin azeotropowych:

aceton-chloroform, kwas siarkowy-woda. roztwory wodne fluorowe o wodorów (HCI. HBr) (odchylenia ujemne-maksimum temperatury wrzenia I minimum na krzywej prężności pary nad roztworom);

etanol-woda, metanol-aceton. chloroform-etanol (odchylenia dodatnie-mlnimum temperatury wrzenia i maksimum na krzywej prężności pary nad roztworem).

L zupełne rozdzielenie mieszaniny azeotropowej etanol-woda

(-4.7 % wody) można uzyskać stosując substancje wiążące wodę (np. wapno palone) lub dodając do układu trzeci składnik, np. benzen. Ten składnik tworzy z pozostałymi azeotrop oddestylowuje jako pierwszy (w temperaturze 64.9‘^,C) i tym Pozostały roztwór etanolu z benzenem tworzy azeotrop dwuskładnikowy, który z kolei rozdziela się na czysty etanol i azeotrop etanol-benzen. Ten ponownie miesza się z azeotropem etanol-woda w celu utworzenia azeotropu trójskładnikowego i proces powtarza się otrzymując kołejne porcje czystego etanolu. Tak otrzymany 100% etanol nie nadaje się do celów spożywczych, gdyż może zawierać śladowe ilości bardzo toksycznego benzenu w postaci azeotropu benzen-etanol. Skład azeotropu etanol-woda można nieznacznie zmieniać stosując zwiększone ciśnienie, ale ten sposób nie jest stosowany do otrzymywania 100% etanolu

Układ dwu cieczy o oarajnk^pnej rpzpuszczalnosd wząjeiimeijoie wykazuiący maksJmum czy mlnlmum ciśnienia pary

(lub temperatury wrzenia) nazywa się układom hotorozootropowym (np. woda-kwas salicylowy, woda-kwas benzoesowy). Wzajemną rozpuszczalność tych substancji można zwiększyć poprzez zwiększenie temperatury i ciśnienia, a układ może przejść w układ homozeotropowy.

Układy cieczy o ograniczonej rozpuszczalności wzajemne] ale wyka żujące ekstremum temperatury wrzenia (lub ciśnienia pary) nazywa się układami heteroazeotropowyml (np. woda-anilina. woda-butanol).

Jeżeli mamy układ dwu cieczy nłemieszających się, to każda z nich ma takie właściwości, jak gdyby znajdowała się sama w układzie.

Sumaryczne ciśnienie pary nad takimi cieczami w roztworze jest równe sumie ciśnień pary nad poszczególnymi cieczami składowymi:

P - pA* + p_B*

a cząstkowe prężności każdego składnika nie zależą od jego stężenia

Temperatura wrzenia takiego układu jest stała przy danym ciśnieniu zewnętrznym, nie zależy od stosunku ilościowego składników i Jest zawsze niższa od temperatury wrzenia każdego z czystych składników występujących osobno.

Fakt ten Jest wykorzystywany w procesie destylacji Z Pflffl Wódnib