Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
III.9. ОБ АЗЕОТРОПИИ В БИНАРНЫХ СИСТЕМАХВ начале обратим внимание читателя на очень любопытное обстоятельство: системы, в которых образуется азеотропная смесь, обладают существенными особенностями в термодинамическом описании, есть основания говорить о целом научном направлении термодинамики азеотропных систем. Образование азеотропа оказывает принципиальное влияние на протекание процессов перегонки и ректификации как в двойных, так и в более сложных системах. И в то же время азеотропные системы не обладают абсолютно никакими особенностями в чисто химическом отношении, не обладают какой-либо спецификой межмолекулярных взаимодействий. Нередко встречающееся замечание, что азеотро-пизм — это как бы крайнее проявление неидеальности системы, является неточным. Азеотропы могут образовываться в системах при очень небольших значениях избыточной энергии Гиббса В ряду хорошо известных двойных систем вода—предельные спирты (от метанола до пропанола и трет, бутанола) резко изменяется вид фазовой диаграммы. Система вода—метанол неазеотропна; с этанолом вода образует слабо выраженный азеотроп, который исчезает при понижении давления; в системах же вода — пропанол и вода—трет, бутанол образуются ярко выраженные азеотропы. При этом максимальные значения Влияние температуры на смещение состава азеотропа описывается уравнением (III.43). Это дифференциальное уравнение, но его можно использовать для практических расчетов, поскольку, как показывает опыт, для большинства бинарных систем зависимость состава азеотропа от температуры оказывается очень близкой к линейной (рис. 111.11). Для всех систем, данные для которых изображены на рис. 111.11, линейная зависимость выполняется с большой точностью. В лаборатории авторов в разное время изучено более 50 бинарных азеотропных систем, и из их числа только
Рис. 111.11. Зависимость состава азеотропа от температуры для двойных систем: 1 — циклогексан — бензол; 2 — бензол — изопропанол; 3 — бензол — пропанол; 4 — бензол — изобутанол; 5 — циклогексан — этанол; 6 — циклогексан — изопропанол; 7 — циклогексан — пропанол; в системе втор, бутанол—вода зависимость Для нескольких десятков бинарных систем вычислены смещения состава азеотропов, результаты расчетов оказались во вполне удовлетворительном согласии с опытом. Согласие было хорошим при использовании значений парциальных молярных теплот испарения, для некоторых систем заметно хуже, если в расчет вводились теплоты испарения чистых веществ. Уравнение (III.41), как указывалось, позволяет установить факторы, влияющие на интенсивность смещения состава азетропа. Эти факторы были перечислены ранее, дадим иллюстрацию на примере нескольких систем (рис. III. 12). Состав азеотропа в системе триэтиламин—этанол (5) смещается необычно быстро — Здесь наглядно выступает роль других факторов — характера равновесия (ширины рыбки) и расположения азеотропа. В системе триэтиламин—этанол все факторы очень благоприятны для быстрого смещения азеотропа — достаточно велика разность теплот испарения, в системе мала разница в составах раствора и пара [следовательно, производная
Рис. III. 12. Зависимость состава азеотропа от температуры для двойных система 1 — циклогексан — бензол; 2 — бензол — втор, бутанол; 3 — триэтиламин — этанол; 4 — трет, бутанол — вода; 5 — этанол — вода у края диаграммы. В результате смещение его состава при изменении температуры немногим быстрее, чем в случае системы бензол—циклогексан, и значительно медленнее, чем в системе триэтиламин—этанол. Состав азеотропа трет, бутанол—вода не зависит от температуры, поскольку парциальные теплоты испарения воды и спирта практически одинаковы. Система этанол—вода интересна исчезновением азеотропа при изменении условий. Обширные исследования азеотропии были выполнены в Польше Свентославским и его школой [26]. В частности, Свентославским было введено понятие тангенциальной азеотропии и почти тангенциальной азеотропии; по существу — это случаи образования «азеотропов при очень высоком разбавлении. Система этиловый спирт—вода — типичный пример системы с образованием тангенциального азеотропа. Подобного рода системы сложны для ректификации. В работах Свентославского было много сделано для систематизации данных об азеотропии, изучены азеотропные ряды.
|
1 |
Оглавление
|