Анализ диаграмм азеотропных смесей.

1. Азеотропные смеси с положительным отклонением. При переходе через азеотропную точку (аз. т.) вещество 2 из более летучего становится менее летучим. На диаграмме давления (рисунок 5а) для линии Ж отмечается наличие максимума в азеотропной точке, т. к. до этой точки увеличивается содержание в жидкой смеси более летучего компонента 2, что повышает общее давление пара над ней. В азеотропной точке состав пара и жидкости совпадает, линия n сходится с линией Ж. Поэтому на диаграмме наблюдаем 2 петли. На диаграмме температур кипения (рисунок 6а) наблюдается соответственно минимум. Следовательно, в азеотропной точке самая низкая температура кипения. Линия n образует 2 петли над линией Ж.

2. Азеотропные смеси с отрицательным отклонением характеризуются минимумом на диаграмме давления и максимумом на диаграмме кипения (рисунок 5б, 6б).

Пример азеотропной смеси с положительным отклонением смесь Н₂О – спирт С₂Н₅ОН. Для данной системы азеотропная точка ω_спирта=95,57 % Т_к.=78,13⁰С.

Азеотропные смеси с отрицательным отклонением – водные растворы соляной и азотной кислот.

Фракционная перегонка неограниченно смешивающихся жидкостей.

На различии в составе пара и жидкости в двухкомпонентных системах основано разделение их с помощью перегонки.

Простая перегонка.

Вначале исходную смесь доводят до кипения, и длительное время выпаривают, а образующийся пар отводят из системы. Остающаяся жидкая фаза обогащена менее летучим компонентом 1, отчего температура кипения постепенно повышается. Пар же обогащается более летучим компонентом 2. отводимый пар затем подвергают конденсации.

Путем простой (однократной) перегонки и конденсации получают небольшое количество каждого компонента практически в чистом виде. Но, основная масса компонентов остается в жидкости, которая образуется при конденсации. Чтобы увеличить выход чистых продуктов следует повторить данную процедуру несколько раз, а затем объединить чистые фракции. Это так называемая фракционная перегонка.

Непрерывная фракционная перегонка, называется ректификация. Ректификацию осуществляют в специальных ректификационных колонках. Внизу колонки находится нагреватель. В колонке постоянно жидкость стекает вниз к нагревателю, а пар движется вверх. Жидкость, поступающая в колонку быстро, доводится до кипения и попадает на одну из верхних «тарелок». Часть ее испаряется, а часть (обогащенная компонентом 1) перетекает на нижележащую «тарелку». В итоге жидкая фаза постепенно перетекает вниз. Пар, поднимаясь с каждой «тарелки», затем неоднократно конденсируется, оставляя менее летучий компонент 1. Таким образом, пар, выходящий из колонки представлен почти только компонентом 2, а компонент 1 остается в жидкости.

Если смесь азеотропная, то методом перегонки можно получить в чистом виде только один компонент. Поэтому методом ректификации получают спирт 96⁰. Чтобы получить спирт 100⁰ применяют химическое связывание воды.

Взаимно нерастворимые жидкости.

Примерами таких жидкостей являются, например вода-масло, вода-бензол.

Такие смеси имеют две особенности:

1. присутствие одной жидкости не влияет на давление пара другой, т. е. независимо от состава смеси давление пара каждого компонента то же, что и для чистого компонента Р₁⁰, Р₂⁰. Закипание происходит тогда, когда с внешним давлением сравняется общее давление обоих паров.

2. Температура кипения смеси ниже температуры кипения любого компонента. На этом основан метод очистки органических жидкостей от примесей – перегонка с водяным паром.

Т. к. многие органические вещества при своей температуре кипения разлагаются, поэтому их смешивают с водой, температура кипения такой смеси становится ниже, и органическое вещество выдерживает кипячение.