Come calcolare la distillazione

Come calcolare la distillazione

Distillazione semplice è un ottimo modo per separare i liquidi in una miscela..--per esempio, etanolo e acqua. Alcune miscele denominate azeotropi non possono essere separati nelle loro componenti di distillazione; Supponendo che la miscela non è un azeotropo, tuttavia, distillazione semplice è efficace come i punti di ebollizione dei due componenti sono molto diversi. Dato alcuni semplici ipotesi, è possibile calcolare le proporzioni di ogni sostanza chimica il vapore da un processo di distillazione.

Istruzioni

• Determinare la pressione di vapore per ogni componente presente nella miscela. Pressione di vapore è la pressione parziale di un liquido in un contenitore chiuso in equilibrio con il suo vapore (cioè la quantità di vapore acqueo non cambia, perché l'aria è completamente saturo). Pressione parziale è la frazione di pressione totale attribuibile a un gas specifico in una miscela di gas. Troverete le pressioni di vapore per molti liquidi comuni presso il sito Web engineersedge. Il sito di hyperphysics.phy-astr.gsu elenca la pressione di vapore per l'acqua a diverse temperature.

• Convertire la pressione di vapore riportata nella tabella alla temperatura a cui avviene la vaporizzazione. È possibile effettuare questa conversione usando l'equazione di Clausius-Clayperon, che è come segue:

ln (P2 / P1) = (Hvap / R) * (1/T1-1/T2)

Dove ln è il logaritmo naturale, P2 è la pressione di vapore a temperatura T2, P1 è la pressione di vapore a temperatura T1, R è la costante di gas ideale, 8,314 Joule per Kelvin, mole e Hvap è la quantità di energia assorbita quando una talpa del liquido evapora. Troverete Hvap (entalpia di vaporizzazione) per molti liquidi comuni utilizzando la funzionalità di ricerca presso il sito Web webbook.nist. Tutte le temperature in gradi Celsius devono essere convertite in gradi Kelvin aggiungendo 273.15 prima di usare questa equazione. Si noti inoltre che questa equazione vale per i gas ideali; di conseguenza, è solo un'approssimazione nella maggior parte dei casi, perché la maggior parte dei gas non sono ovviamente ideali.

• Si supponga che la miscela è una miscela ideale. Questo non sarà sempre vero, ma ancora vi darà un'approssimazione decente e molto più semplice di effettuare i calcoli.

• Impostare una semplice equazione per distillazione, come segue. Da legge di Raoult, sappiamo quanto segue:

Pressione di vapore del liquido A distillazione = (frazione molare del liquido A in miscela) x (pressione di vapore del liquido A se fosse puro). Dove la frazione molare è la frazione del numero totale di molecole nella miscela che sono. a liquido. Per farla semplice, ci ora riferiremo alla frazione molare del liquido A nella miscela come MfA in miscela e la pressione di vapore del liquido A se fosse pura come VpA. Sappiamo anche che la pressione totale di tutto il vapore nella distillazione = la somma delle pressioni parziali di ogni liquido individuo. Di conseguenza, possiamo combinare queste equazioni per derivare la seguente: frazione molare del liquido A vapore = ((MfA in mixture)x(VpA)) / ((MfA in mixture)x(VpA) + (MfB in mixture)x(VpB)). Questa equazione ci dà la frazione molare del liquido A vapore per una miscela di due liquidi, liquido A e liquido B.

• Calcolare la frazione molare del liquido A vapore usando l'equazione dall'ultimo passo. Esempio: Immaginiamo che liquido B ha una pressione di vapore di 47 Torr e liquido A ha una pressione di vapore di 600 Torr. La frazione molare del liquido B nella miscela è 0.7 e la frazione molare del liquido A 0,3. Se abbiamo inserire questi valori nella nostra equazione, troviamo quanto segue per frazione liquida r: Mole di un liquido in vapore = ((0.3)x(600)) / ((0.3)x(600) + (0.7)x(47)). Frazione molare del liquido A nel vapore = 0.845. Si noti che mentre liquido A era appena un terzo della miscela, rende circa il 85 per cento del vapore..--e una volta che noi condensare il vapore, avremo una miscela che è circa l'85% liquido A. Abbiamo potuto poi distillare questa nuova miscela nuovamente per ottenere un campione ancora più puro a liquido. Questo è il funzionamento di distillazione.


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