Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Подробное рассмотрение этих вопросов является самостоятельной задачей и выходит за пределы целей настоящей книги, в которой авторы должны были ограничиться только рассмотрением важнейших принципов и методов, имеющих значение для определения и проверки данных о равновесии.
Авторы заранее выражают благодарность за критические замечания и указания па упущенные экспериментальные данные.
Авторы также выражают глубокую благодарность рецензентам книги, сотрудникам кафедры теории растворов Ленинградского университета профессору А. В. Сторонкину и доцентам А. Г. Морачевскому и М. П. Сусареву за ценные замечания. Часть I
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОВЕРКА ДАННЫХ О РАВНОВЕСИИ МЕЖДУ ЖИДКОСТЬЮ II ПАРОМ 1. МЕТОДЫ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РАВНОВЕСИЯ МЕЖДУ ЖИДКОСТЬЮ И ПАРОМ
Принципы применяемых методов
Экспериментальное исследование равновесия между жидкой и паровой фазами заключается в установлении между ними равновесия, последующем отборе проб каждой фазы и их анализе. Для получения правильных результатов имеет значение техника выполнения каждой из этих операций. Большое значение имеет также степень чистоты применяемых веществ. Основные методы, употребляемые для исследования равновесия, делятся на следующие три группы: 1) метод однократного испарения, 2) циркуляционный, 3) динамический. Метод однократного испарения заключается в отгонке пробы пара из такого количества жидкости, чтобы ее состав при этом не изменялся. Циркуляционный метод заключается в отгонке пара, его конденсации и возвращении конденсата паровой фазы в прибор, пока составы жидкости в приборе и конденсата паровой фазы не будут отвечать условиям равновесия. Динамический метод заключается в насыщении инертного газа, пропускаемого над раствором, парами исследуемых веществ и последующем анализе полученного таким образом равновесного пара.
Несмотря на кажущуюся простоту, получение точных данных о равновесии представляет значительные трудности и требует соблюдения ряда специальных мер.
Как и всякая экспериментальная работа, исследование равновесия между жидкостью и паром связано с неизбежными погрешностями. Последние могут быть двух типов — случайные и систематические. Случайные погрешности обнаружить легко по разбросу экспериментальных данных. Значительно сложнее обнаружить систематические погрешности. Поэтому во всех случаях следует стремиться к тому, чтобы их исключить.
7 Очистка исходных веществ
Наличие примесей в применяемых для исследования веществах влияет на условия равновесия и чрезвычайно усложняет анализ смесей. Поэтому исходные вещества должны подвергаться возможно более тщательной очистке. Способ очистки должен выбираться в зависимости от свойств вещества и содержащихся в нем примесей. Применяются физические методы очистки — перегонка, кристаллизация и др., а также химические методы удаления примесей (например, удаление воды с помощью водоотнимающих средств). Для очистки жидких веществ чаще всего используется ректификация, проводимая на обычных лабораторных колонках. Для работы отбирается средняя фракция, которая при необходимости может быть подвергнута повторной перегонке. Критерием чистоты продукта, отбираемого в процессе перегонки, является постоянство физических свойств дистиллата, прежде всего температуры кипения, которую легко контролировать по ходу разгонки. Помимо температуры кипения контролируются чаще всего показатель преломления и удельный вес. Могут, разумеется, контролироваться и другие свойства (например, электропроводность, вязкость). Для оценки степени чистоты следует выбирать такое свойство, которое в наибольшей степени изменяется с изменением содержания примесей и поддается контролю с наибольшей точностью. Помимо измерения физических свойств, следует во всех случаях, когда это возможно, использовать химические и физико-химические методы анализа. Особенно большое распространение для определения чистоты органических веществ получил в последнее время метод газо-жидкостной хроматографии.
Допустимое количество примесей зависит от природы этих примесей и требований к точности получаемых данных. Поэтому установить общие критерии чистоты применяемых веществ не представляется возможным. При оценке допустимой концентрации примесей необходимо руководствоваться тем, что чем больше различаются по химической природе основное вещество и примесь, тем меньше допустимая концентрация последней. Например, при исследовании равновесия в системах, образованных органическими веществами, заметное влияние на получаемые результаты оказывает примесь воды в несколько сотых долей процента. В противоположность этому даже значительная (до нескольких процентов) примесь веществ близких по химической природе, например изомеров или ближайших гомологов, существенно не влияет на точность получаемых данных.
Определение состава смесей
Определение состава смесей, получаемых при исследовании равновесия между жидкостью и паром, — обычная аналитическая задача, для решения которой можно использовать зависи-
S мость химических или физических свойств раствора от относительного содержания в нем различных компонентов. Выбор метода анализа должен основываться на двух требованиях: обеспечении надлежащей точности определения и минимальном расходе смеси для анализа.
