fkx109

Рвн=1атм t = 113°C

б)

б)

χ′ = 30%

Í 2Î

Азеотроп

Второй

закон

Коновалова

Важное

свойство

азеотропа

Азеотропные смеси. Второй закон Коновалова

Для большинства бинарных смесей состав жидкости и равновесного пара различен. Однако некоторые вещества способны образовывать

растворы, при испарении которых получается

пар того же состава, что и исходная жидкая смесь. Такие смеси называются азеотропными (или азеотропами). Диаграммы кипения систем, компоненты которых способны образовывать азеотроп, имеют важную особенность: верхняя и нижняя линии на них соприкасаются в некоторой точке «С» (рис.7.12), соответствующей составу азеотропной смеси. Для таких систем выполняет-

ся второй закон Коновалова:

системам, для которых при равновесии состав жидкой и парообразной фаз одинаков (азеотропам), соответствуют точки максимума или минимума на кривых температура кипения – состав.

Другими словами верхняя и нижняя линии на диаграмме кипения могут соприкасаться только в точках экстремума (максимума или мини-

мума) (рис.7.12).

Состав азеотропных растворов при испарении не меняется, поэтому при данном постоян-

ном давлении температура кипения азеотропа, так же как у индивидуального химического

вещества, остается неизменной, а не повышает-

ся в процессе кипения, как у большинства растворов. Несмотря на то, что в этом случае свойства индивидуального химического соединения и азеотропа похожи, азеотропная смесь не явля-

Задание

Фракционная

перегонка

67

стоящую из двух летучих компонентов невозможно: конденсат, образующийся из пара, хотя и обогащен более летучим веществом, тем не менее будет содержать оба компонента смеси.

* * *

Определить, в каких случаях можно применить простую перегонку:

а) получение «пресной» воды из водного раствора хлорида натрия,

б) для разделения смеси воды и азотной кислоты.

* * *

Для разделения летучей смеси следует при-

менять фракционную перегонку.

Метод фракционной перегонки заключается в последовательном проведении нескольких операций:

1.нагревание исходной жидкой смеси до кипения для получения некоторого количества пара определенного состава, обогащенного в соответствии с законом Коновалова компонентом, который в данных условиях более летуч;

2.конденсация полученного пара, при этом доля более летучего компонента в конденсате окажется больше, чем в исходной смеси;

3.испарение конденсата для получения новой порции пара, еще более обогащенного легколетучим компонентом; и т.д. пока конденсат не будет представлять

собой практически чистый легколетучий компонент смеси.

На практике разделение смесей таким способом проводят в аппаратах, обеспечивающих непрерывность процессов: испарениеконденсация. В промышленности эти аппараты

называют ректификационными колоннами

(рис. 8.2), а процесс непрерывной фракционной перегонки – ректификацией смесей.

Перегонка смесей, образующих азеотроп

69

перегонной колбе). Это возможно поскольку бензол и толуол при Р = 1 атм не образуют азеотропной смеси.

Рис.8.3 Лабораторный перегонный аппарат с дефлегматором

Смесь, компоненты которой способны об-

разовать азеотроп (диаграмма типа «птички»),

нельзя разделить в перегонном аппарате на два исходных компонента (А и В). В результате фракционной перегонки таких смесей получается азеотроп и один из чистых компонентов – тот, содержание которого в исходной смеси больше, чем в азеотропной.

Предвидеть, какие продукты могут получиться в результате фракционной перегонки смеси определенного состава, позволяет анализ диаграммы кипения данной системы.