Εάν ένα μίγμα 5050 κυκλοεξανίου-τολουόλιο βράζει, τι θα είναι οι σχετικές αναλογίες ατμών;

Για να προσδιοριστεί οι σχετικές αναλογίες στον ατμό, πρέπει να εξετάσουμε τις πιέσεις ατμών του κυκλοεξάνης και του τολουολίου στο σημείο βρασμού του μίγματος. Δείτε πώς μπορούμε να προσεγγίσουμε αυτό το πρόβλημα:

1. Κατανοήστε το νόμο του Raoult:

Ο νόμος του Raoult δηλώνει ότι η μερική πίεση ατμών ενός συστατικού σε ένα ιδανικό διάλυμα είναι ίση με την πίεση ατμών του καθαρού συστατικού πολλαπλασιασμένου με το κλάσμα του σε διάλυμα.

* p a =X a * P A °

όπου:

* P A είναι η μερική πίεση ατμών του συστατικού α

* X a είναι το κλάσμα του συστατικού Α στη λύση

* P A ° είναι η πίεση ατμών του καθαρού συστατικού α

2. Προσδιορίστε το σημείο βρασμού:

* Το σημείο βρασμού ενός μείγματος είναι η θερμοκρασία στην οποία η συνολική πίεση ατμών του μείγματος ισούται με την ατμοσφαιρική πίεση.

* Δεδομένου ότι δεν έχουμε την συγκεκριμένη ατμοσφαιρική πίεση, θα υποθέσουμε ότι είναι τυπική πίεση (1 atm).

3. Βρείτε πιέσεις ατμών στο σημείο βρασμού:

* Θα χρειαστεί να αναζητήσετε τις πιέσεις ατμών καθαρού κυκλοεξάνης και τολουολίου στο σημείο βρασμού του μείγματος. Αυτές οι πληροφορίες βρίσκονται συνήθως σε έναν πίνακα πίεσης ατμών ή μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας την εξίσωση Antoine.

4. Υπολογίστε τα κλάσματα των μολυσμάτων στον ατμό:

* Το κλάσμα μολύνδεσης κάθε συστατικού στη φάση ατμών είναι ανάλογο με τη μερική πίεση ατμών:

* y a =P a / (P a + P b )

* y b =P b / (P a + P b )

όπου:

* Y a και y b είναι τα κλάσματα των συστατικών Α και Β στον ατμό

* P A και p b είναι οι μερικές πιέσεις ατμών των εξαρτημάτων Α και Β

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε:

* Το σημείο βρασμού του μείγματος 50/50 είναι 80 ° C.

* Η πίεση ατμών του κυκλοεξάνης στους 80 ° C είναι 1,2 atm.

* Η πίεση ατμών του τολουολίου στους 80 ° C είναι 0,6 atm.

Υπολογισμοί:

* κλάσμα του κυκλοεξάνης στο υγρό (x κυκλοεξάνιο ) =0.5 (Δεδομένου ότι είναι ένα μείγμα 50/50)

* μερική πίεση ατμών του κυκλοεξανίου (p <υπο -κυκλοεξάνιο ) =X κυκλοεξάνιο * P κυκλοεξάνιο ° =0,5 * 1,2 atm =0,6 atm

* Μερική πίεση ατμών του τολουολίου (p _toluene ) =X toluene * P toluene ° =0,5 * 0,6 atm =0,3 atm

* Κύμα του κυκλοεξανίου στον ατμό (Y _{κυκλοεξάνιο} ) =P κυκλοεξάνιο / (P κυκλοεξάνιο + P toluene ) =0,6 atm / (0,6 atm + 0,3 atm) =0,67

* Κλάση του τολουολίου στον ατμό (Y τολουόλιο ) =P toluene / (P κυκλοεξάνιο + P toluene ) =0,3 atm / (0,6 atm + 0,3 atm) =0,33

αποτέλεσμα:

Ο ατμός θα έχει σχετική αναλογία περίπου 2:1 κυκλοεξάνη προς τολουόλιο.

Σημαντικές σημειώσεις:

* Αυτός ο υπολογισμός προϋποθέτει μια ιδανική λύση. Οι πραγματικές λύσεις μπορούν να αποκλίνουν ελαφρώς από το νόμο του Raoult.

* Το πραγματικό σημείο βρασμού και οι πιέσεις ατμών θα εξαρτηθούν από την συγκεκριμένη ατμοσφαιρική πίεση.

* Θα χρειαστεί να αναζητήσετε τις πιέσεις ατμών του κυκλοεξάνης και του τολουολίου στο σωστό σημείο βρασμού για το συγκεκριμένο σενάριο σας.