Главная страница сайта Xenoid v2.0 Шпаргалки по учебе
Помощь в решении задач по химии, математике и физике Химия в эксклюзивных фото
Сканы книги по химии Софт в помощь учащимся
Узнать еще про методы эксперимента в органической химии


2.5.9в Дробная перегонка

Теоретические основы

Дробная перегонка имеет целью разделение смесей. Это возможно осуществить вследствие того, что образующийся пар вообще имеет другой состав, чем жидкая смесь. Гомогенные смеси определенного состава имеют для каждой температуры определенную упругость пара. Для системы из двух веществ зависимость между упругостью пара и составом можно изобразить графически, откладывая упругость пара на ординате, а состав — на абсциссе (рис. 94). Так получают «кривые упругости пара».

Рис. 94. Кривые упругости пара

Случай 1. Кривая обращена выпуклостью к оси абсцисс и не имеет ни максимума, ни минимума.

Случай 2. Кривая обращена вогнутостью к оси абсцисс и не имеет ни максимума, ни минимума.

В обоих этих случаях содержание составной части с большей упругостью пара Б в парах будет всегда выше, нежели в исходной смеси, независимо от того, какой состав имела эта последняя, кроме того, всегда в парах будет примешана составная часть А.

Разделение достигается путем улавливания отдельных фракций конденсата и повторными перегонками их. Теоретически можно приблизиться как угодно близко к состоянию полного разделения. Однако неизбежные потери, особенно при небольших количествах, препятствуют достижению этого идеального состояния.

Практически дробная (последовательная) перегонка системы, состоящей из двух веществ, производится следующим образом: после первой перегонки узнают величину всего интервала кипения, достигающего иногда 100° и больше. Вначале часто наблюдается быстрое возрастание температуры кипения, вызванное наличием легко летучего растворителя. Соответствующая фракция называется предварительной (головкой). Затем следует интервал, в котором температура кипения возрастает медленно (фракция I), потом интервал, в котором температура ускоренно поднимается (фракция II, промежуточная), потом интервал, в котором температура кипения снова поднимается медленнее (фракция III) до конца перегонки. Три главные фракции в зависимости от упругости паров А и Б по величине могут быть совершенно различными. Температурный интервал, найденный в результате первой перегонки, делят на три приблизительно равные части, причем предполагается, что точки кипения чистых веществ А и Б находятся в крайних интервалах. Например, 130—160, 160—190, 190— 220°. Вторую перегонку начинают с предварительной фракции (головки), которую нагревают в маленькой перегонной колбе, пока не достигнут температуры 130°. К остатку добавляют фракцию I (от первой перегонки). Обычно при этом сначала снова отгоняется предварительная фракция до 130°, а затем собирают все, что отгоняется от 130 до 160°, в новую фракцию I. К остатку добавляют фракцию II от первой перегонки, все, что перегоняется между 130—160°, присоединяют к новой фракции I, а все, что испаряется от 160 до 190°, собирают в новую фракцию II. Остаток соединяют с фракцией III от первой перегонки, присоединяют к новой фракции II все, что выкипает между 160 и 190°, и получают новую фракцию III, кипящую от 190 до 220°. При последующей перегонке предварительную фракцию в большинстве случаев отбрасывают, так как она полностью отгоняется ниже 130°. Фракции I и III постепенно количественно увеличиваются за счет фракции II, которая после известного числа перегонок отбрасывается, так как количественно становится очень маленькой. После этого обрабатывают отдельно фракции I и III, если обе они ценны, или отбрасывают ненужную фракцию. Если вначале при разделении стремятся к уничтожению средней фракции, то при окончательной ректификации, наоборот, стремятся к получению возможно большего количества постоянно кипящей средней фракции путем отделения начальных и конечных погонов. Каких-либо общих правил здесь указать нельзя. Однако практично не гнаться наперед за слишком экономичным улавливанием начальных и конечных погонов, а сначала довольствоваться меньшим количеством средней чистой фракции, кипящей в узких границах.

Случай 3. Кривая обращена вогнутостью к оси абсцисс и имеет максимум. Это всегда имеет место при пересечении кривых упругости пара чистых веществ в фазовом пространстве. Смеси А и Б определенного состава при соответствующем давлении кипят при постоянной температуре ниже точки кипения низкокипящей чистой компоненты, не изменяя в ходе перегонки своего состава (например, Н2О 4% и С2Н5ОН 96%). Когда смесь имеет другой начальный состав, лежащий слева от максимума, то удается отделение азеотропной смеси А и Б от вышекипящего чистого вещества А. Смеси, лежащие справа от максимума, дают азеотропную смесь и чистое вещество Б.

Случай 4. Кривая обращена выпуклостью к оси абсцисс и имеет минимум. Высококипящая азеотропная смесь А и Б ив этом случае кипит при постоянной температуре, которая выше точки кипения высококипящей компоненты (например, Н2О и НСООН). При составе смеси, лежащем слева от минимума, можно дробной перегонкой отделить низкокипящую компоненту А от азеотропной смеси, справа от минимума — высококипящую компоненту Б.
Азеотропные смеси встречаются часто. Принципиально их можно разделять фракционировкой при различном давлении, так как каждому давлению отвечает азеотропная смесь определенного состава. Практически это мало используется. Обычно предпочитают прибегать к химическим средствам или учитывают эту возможность при выборе последовательности реакций.

Общих правил для переработки смесей трех и более веществ нет. При этом нужно считаться с тройными азеотропными смесями. В технике используют способ Юнга, который состоит в том, что к двойной смеси спирта и воды добавляют вычисленное количество бензола, необходимое для образования низкокипящей тройной смеси, содержащей 74,1% бензола, 18,5% спирта и 7,4% воды. Этим путем из смеси спирта с водой можно количественно удалить воду. Для лабораторных целей этот способ вообще применяется редко. Вместо бензола возможны также и другие добавки.

Полнота разделения смесей из многих веществ зависит не только от различия точек кипения, но и от теплоты испарения и химического сродства, но в основном от эффективности применяемых колонок или дефлегматоров. Вообще из двух составляющих легче отделить низкокипящую.


 

 

На правах рекламы

Здесь могла бы быть Ваша реклама

 

Copyright © 2005-2012 Xenoid v2.0

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Химия: решение задач