Перегонка рідких сумішей

Якщо є суміш двох летких рідин А та В, то в пару переходить як одна, так і інша рідина. Загальний тиск пари Р_заг визначається підсумовуванням парціальних тисків рідини А (р_А) і рідини В (р_В):

Р_заг = р_А + р_В.

Для ідеальних розчинів спостерігається лінійна залежність парциального тиску від молярної частки кожної рідини в суміші, тобто в даному випадку при будь-якій концентрації застосовується закон Рауля:

n _a

P_A = ------------ P_A⁰ = N_A ^pід P_A⁰

n _a + m _b

n _b

P_В = ------------ P_В⁰ = N_В ^pід P_A⁰

n _a + m _b

n _a і m _b — числа молей рідини А і В в суміші; р_А° і р_В° — тиски пари чистих рідин А і В при заданій температурі; N_A ^pід і N_В ^pід — молярні долі рідин А і В в рідкій суміші. Загальний тиск пари над сумішшю рідин розраховують по рівнянню

Р_заг = р_А + р_В = N_A ^pід P_A⁰ + N_В ^pід P_В⁰

Парціальні тиски речовин А і В в парах згідно наслідку закону Дальтону:

P_A = Р_заг N_A ^п та P_В = Р_заг N_В ^п

Дані дозволяють визначати кількості компонентів А і В в парах над рідкими сумішами будь-якого складу при заданих температурах:

N_A ^pід P_A⁰ = Р_заг N_A ^п ; N_В ^pід P_В⁰ = Р_заг N_В ^п . Звідки

N_A ^п = N_A ^pід P_A⁰ / Р_заг ; N_В ^п = N_В ^pід P_В⁰ / Р_заг

Кількість пароподібної і рідкої фаз при заданій температурі визначають по фазових діаграмах, використовуючи правило важеля. Якщо рідини практично не розчиняються одна в одній, то при будь - якому складі суміші парціальний тиск кожного з компонентів над сумішшю дорівнює тиску їх пари в чистому стані при тій же температурі (р_А° і р_В°):

р_А = р_А° та р_В = р_В° , а Р_заг = р_А + р_В.

Склад пари і конденсату для суміші практично не розчинних одна в одній рідин при даній температурі не залежить від складу рідкої фази і визначається із співвідношення

n'_а / n'_b = р_А° / р_B°,

де n'_а , n'_b — числа молей компонентів А і В (у парах і в конденсаті);

або m₁ / m₂ = M_A P_A⁰ / M_В P_В⁰

Для обчислення кількостей пари рідин, що перегоняться або вмісту рідин в конденсаті (у мас. долях) формулу перетворюють:

m_A M_A P_A⁰

G_A = ------------ = ------------------------

m_A + m_B M_A P_A⁰ + M_В P_В⁰

звідки G_B визначають по різниці G_B = 1 — G_А.

Електрохімія

Електроліз – це сукупність хімічних реакцій, які відбуваються під впливом електричного струму на електродах, занурених у розчин або розплав електроліту.

Важливу роль в процесі електролізу відіграє мате­ріал, з якого виготовлено електроди, особливо анод. Такі матеріали, як платина та графіт, є інертними, тобто самі не окиснюються під час електролізу, окис­нюються ж тільки компоненти електроліту. Якщо ано­ди виготовлено з міді, цинку, заліза, нікелю тощо, то в процесі електролізу матеріал анода може окисню­ватись (електроліз з розчинним анодом).

Під час електролізу розплавлених електролітів з інертними електродами на катоді завжди відновлюю­ться катіони металу, а на аноді окиснюються аніони. Наприклад, під час електролізу розплаву хлориду нат­рію відбуватимуться такі процеси: NаСl == Nа⁺ + Сl^- (дисоціація електроліту в розплаві); Na⁺ + е = Nа (відновлення, реакція на катоді);

2С1^- - 2е = Сl₂ (окиснення, реакція на аноді).

Загальне рівняння реакції одержимо, якщо зрівняємо число електронів, що беруть участь в катодному і анод­ному процесах, тобто помножимо рівняння реакції на катоді на 2:

Na⁺ + e = Na | 2

2Cl^- - 2e = Cl₂ | 1

електроліз

2Na⁺ + 2Cl^- --------------> 2Na + Cl₂

або електроліз

2NaCl --------------> 2Na + Cl₂

Отже, під час електролізу розплаву хлориду натріюна катоді виділяється металічний натрій, на аноді- газоподібний хлор.

Під час електролізу водних розчинів з інертним електродами поряд з катіонами та аніонами в електро­хімічних реакціях можуть брати участь молекули води.

Щоб визначити, які частинки братимуть участь в катодному процесі, необхідно врахувати значення потенціалів електродів, яким відповідають іони, наявні в розчині.

Доцільнo скористатись рядом стандартних електродних потенціалів.

Можливі такі варіанти на катоді :

1 Якщо в розчині містят∞ься іони металів, для яких Е⁰ < 1,18В (наприклад, іони К⁺,Са²⁺,Аl³⁺) відновлюватись будуть молекули води:

2Н₂О + 2е = Н₂ + 2ОН^-

2. Якщо в розчині містяться іони металів з Е° >0 (Сu²⁺, Аg⁺ тощо), то вони легко відновлюються, наприклад:

Сu²⁺ + 2e = Сu.

3. У розчині, що містить іони металів з -1,18< E° <0 (наприклад, Zn²⁺, Fе²⁺), під час електролізу відбуваються одночасно два процеси — відновлення катіонів металу і молекул води:

Zn²⁺ + 2е = Zn;

2Н₃О + 2e = Н₂ + 2ОН^-.

1 У реакціях на аноді можуть брати участь аніони деяких безкисневих кислот (Сl^-, Вr^-, І^-, S^2-) і гідроксид-іони ОН^-, наприклад:

2Сl^- - 2е = Сl₂;

4ОН^- - 4e = Н₂O + O₂.

2 Якщо ж у розчині наявні аніони F^-, SO₄^2-, NO₃^-,СО₃^2-, то окиснення зазнає не аніон, а вода:

2Н₂О - 4е = 4Н⁺ + О₂.

У процесі електролізу з розчинними електродами на аноді окиснюється метал, наприклад, якщо анод нікелевий:

Ni - 2е = Nі²⁺.