1.7. Перегонка смесей, образующих азеотропные растворы

Если две жидкости образуют азеотропную смесь, то независимо от состава исходного раствора его нельзя разделить методом перегонки на два чистых компонента. Исходный раствор, отвечающий по составу азеотропу, перегонкой разделить нельзя так как для него состав пара равен составу жидкости.

Следовательно, нагревание и охлаждение не приведут к изменению состава пара по сравнению с составом жидкости. Отсюда название: азеотроп - нераздельнокипящий.

Если исходный раствор является по составу промежуточным азеотропу и чистому компоненту, то его можно разделить на азеотропную смесь и чистый компонент. При положительных отклонениях от закона Рауля (минимум на кривых Т- состав (Р=const) ) более летучим будет азеотроп. (рис.12 а). Поэтому при перегонке он окажется в конден­сате, а в остатке - чистый компонент, которым была богаче исходная смесь, по сравнению с азеотропом. Например, если исходная жидкость отвечала составух₁, то в остатке будет компонентА, а если составух₂, то в остатке окажется компонентВ(рис.12 а). При отрицательных отклонениях температура, кипения азеотропа будет более высокой, поэтому он всегда останется в остатке, а в отгоне будет компонент А для смеси составах₁или В для смеси составах₂(рис.9 б).

а б

Рис. 12. Схема фракционной перегонки жидких летучих смесей с азеотропом.

Для разделения азеотропных смесей изменяют внешнее давление. Это приводит к изменению температур кипения веществ и изменению состава азеотропной смеси. Тот раствор, который отвечал азеотропу, уже не будет таковым, и его можно будет разделить на компоненты перегонкой.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Лабораторная работа № 6.

Исследование перегонки бинарных неограниченно смешивающихся жидкостей

Цель работы.Изучение зависимости состава пара от состава раствора. Построение диаграммы фазового равновесия: температура кипения – состав

(Р = const).

2.1. Содержание работы

1. Измерить показатели преломления бинарной жидкой системы А - В (по заданию) при различных соотношениях компонентов.

2. Построить калибровочный график, выражающий зависимость показателя преломления исходной жидкой смеси от ее состава: п_Д=f(%).

3. Определить температуры кипения исходных жидкостей и отобрать пробы дистиллата.

4. Измерить показатель преломления дистиллата и по калибровочному графику п_Д = f(%)найти его состав.

5. Построить диаграмму фазового равновесия: температура кипения - состав пара - состав жидкости (Р = const).

2.2. Описание работы на рефрактометре.

Измерение показателя преломления проводят на универсальном лабораторном рефрактометре УРЛ - 1, общий вид которого схемати­чески приводится на рис.13.

Рис.13. Общий вид прибора

1 - нижняя камера с измерительной призмой; 2 - верхняя камера с осветительной призмой; 3 - осветитель; 4 - лимб компенсации дисперсии; 5 - окуляр; 6 - рукоятка; 7 - настроечный механизм; 8 - переключатель для включения осветителя; 9 - корпус.

Порядок проведения измерений на рефрактометре

1. Включить прибор в сеть.

2. Включить осветитель переключателем.

3. Открыть верхнюю камеру и на чистую плоскость измерительной призмы нанести с помощью трубочки или стеклянной палочки несколько капель исследуемой жидкости, не касаясь поверхности призмы.

4. Осторожно закрыть верхнюю камеру.

5. Смещая осветитель 3, направить луч света в окно верхней камеры.

6. Перемещением рукоятки 6 с окуляром 5 вдоль шкалы вверх и вниз ввести в поле зрения границу светотени.

7. Вращением рукоятки 4 дисперсионного компенсатора устранить окрашенность границы светотени.

8. Поворотом рычага осветителя добиться максимально контрастной границы светотени.

9. Вращением гайки окуляра 5 установить резкость границы светотени, штрихов шкалы и перекрестия сетки по глазу наблюдателя.

10. Перемещая рукоятку 6 с помощью настроечного механизма 7, подвести границу светотени к центру перекрестия.

11. Снять показание по левой шкале в точке ее пересечения с границей светотени, как это показано на рис.14.

12. Открыть верхнюю камеру и просушить поверхность струей воздуха

(с помощью груши).

13. Проложить между поверхностями сложенную фильтровальную бумагу или ткань (вату).

Рис.14. Отсчет показаний по шкале

Рис.15. Схема установки

1 - сосуд с раствором; 2 - термометр; 3 - обратный холодильник; 4 - электроплитка; 5 - сосуд для дистиллата.