0

Фазовая диаграмма жидкого раствора двух летучих компонентов

Рассмотрим равновесное состояние жидкого раствора летучих компонентов, не образующих азеотропную смесь, и насыщенного па­ра над ним. Компонент В более летуч, т.к. его температура кипения Тв меньше температура кипения ТА компонента А.

Кривая 1 показывает состав кипящей жидкости, кривая 2 — со­став равновесного с ней пара при различных концентрациях. Состав жидкости и пара при любой температуре не совпадают. Например, при температуре Т кипит раствор состава у, а пар над ним имеет состав у` .

IMG111

Рассмотрим нагревание жидкого раствора состава уо из фигура­тивной точки М. При достижении кривой раствора в точке а0 раствор закипает при температуре Та и появляются первые пузырьки пара состава уа.

В паре больше летучего компонента В, поэтому со временем концентрация компонента А в жидкости возрастает и у температура кипения раствора тоже растет. При температуре Tb общий состав двухфазной системы в точке bравен исходному составу у0. При этом состав раствора у, а состав равновесного с ним пара — у’. Если состав системы задан в масс.%, то массы пара mп и раствора mр определяют по правилу рычага:

IMG123

где m — масса всей системы. Если состав системы задан в мол.%, то правило рычага:

IMG_00041

При температуре Td в точке d0весь раствор переходит в пар, состав которого исходному составу уо. Состав последних капель раствора при этом уd. При дальнейшем нагревании системы греется пар состава уо (температура Тм` точка М’).

Понятно, что полностью испаряя раствор не удастся разделить его на компоненты, т.к. состав пара после полного испарения раствора равен составу этого раствора. Поэтому для разделения раствора на компоненты проводят дробную перегонку. Для этого многократно частично испаряют растворы, отбирая конденсат обогащенного летучим компонентом пара и объединяя между собой богатые летучим компонентом фракции и отдельно бедные ним фракции.

Если система обладает азеотропным составом, то фазовая диаграмма приобретает другой вид . В азеотропной точке кривые пара и раствора смыкаются, т.к. в ней состав пара и раствора оди­наков. Существуют летучие смеси с максимумом и минимумом  температуры кипения в азеотропной точке.

IMG_000451

Испарение азеотропных систем имеет свои особенности в зависимости от положения температуры кипения в азеотропной точке. В системах с максимумом температуры кипения в паровую фазу уходит один или другой чистый компонент, которого больше в системе по сравнению с азеотропным составом, а в растворе накапливается азеотропный состав. В системах с минимумом температуры кипения в паровую фазу уходит азеотропный состав, а в растворе накапливается тот или иной компонент в зависимости от того, какого из них больше в системе по сравнению с азеотропом.

Таким образом, смеси с азеотропом невозможно разделить пере­гонкой на отдельные компоненты, а можно разделить только на азео­тропный состав и один из компонентов в зависимости от того, с какой стороны от азеотропного состава на диаграмме находится состав ис­ходного раствора. Поэтому все построения на фазовой диаграмме с азеотропом следует проводить только на одном из «ле­пестков» диаграммы, на котором находится состав исходного раство­ра.

Добавлено в: Статьи, Физическая химия Метки: лекции, физическая химия, химия

Оставить ответ

Submit Comment

Яндекс.Метрика Правильный CSS!
© 2014 Химия, опыты, эксперименты! In-chemistry.ru