Жидкостей перегонкой

Термодинамическое обоснование разделения

Тот факт, что даже в случае идеального раствора составы жидкой и паровой фаз не одинаковы, позволяет разделить компоненты раствора путем перегонки. Различают простую и фракционную перегонку. Простая перегонка заключается в однократном проведении цикла «испарение – конденсация», фракционная – в последовательном проведении нескольких подобных циклов. Непрерывная фракционная перегонка называется ректификацией.

Эффективность перегонки зависит, очевидно, от величины различия составов жидкости и пара (от разности y ₂ – x ₂). Мольная доля растворенного вещества в паре в соответствии с уравнением (8.20) равна

.

Тогда

,

. (8.31)

. (8.32)

Итак, чем больше величина относительной летучести компонентов, тем больше отличаются составы жидкой и паровой фаз и тем эффективнее перегонка. Примем, что второй компонент более летуч, следовательно,

.

По уравнению Клапейрона-Клаузиуса

и .

Тогда

, ,

. (8.33)

Поскольку , то нормальная температура кипения чистого первого компонента выше, чем второго:

.

По правилу Трутона

,

следовательно, и энтальпия испарения первого компонента больше, чем второго:

.

Окончательно получаем:

. (8.34)

Относительная летучесть компонентов будет увеличиваться при понижении температуры.

Таким образом, чем ниже температура, тем больше относительная летучесть компонентов и тем больше различаются составы жидкой и паровой фаз (и тем эффективнее перегонка). Поэтому для эффективного разделения компонентов перегонку их раствора следует проводить при возможно более низких температурах (соответственно при пониженном внешнем давлении).

Дата добавления: 2014-01-04