Кипение ацетона при пониженном давлении
Перегонка под вакуумом применяется с целью снижения температуры кипения веществ. Это бывает необходимо в тех случаях, когда соединения разлагаются в процессе их перегонки при атмосферном давлении или их температура кипения выше 200°С. Фракционная перегонка при пониженном давлении нередко позволяет добиться лучшей очистки. Объясняется это тем, что снижение температуры кипения с понижением давления у веществ из различных классов, например у кислот и эфиров, спиртов и углеводородов, происходит не строго пропорционально. Поэтому в вакууме разница в температурах кипения компонентов разделяемой смеси может оказаться даже большей, чем при атмосферном давлении. Фракционная вакуум-перегонка может оказаться полезной также при разделении некоторых азеотропных смесей.
Рис. 76. Номограмма дли определения температуры кипения веществ при пониженном давлении.
При обычном давлении этиловый спирт, как известно, дает с водой нераздельнокипящую смесь с содержанием воды 4,4% (масс.)При понижении давления до 10 кПа (75 мм рт. ст.) азеотропная смесь не образуется и спирт в принципе может быть отогнан от воды. С другой стороны, вакуум-перегонка — более длительный процесс и связана с большим количеством экспериментальных трудностей, поэтому если вещество хорошо отгоняется при атмосферном давлении, не следует стремиться перегонять его под вакуумом. При отсутствии литературных данных температуру кипения вещества в вакууме находят с помощью номограммы (рис. 76) на продолжении прямой линии, соединяющей температуру кипения этого вещества при атмосферном давлении и значение остаточного давления.
Для ориентировочных расчетов можно пользоваться также эмпирическим правилом: при снижении давления в два раза температура кипения веществ уменьшается примерно на 15 °С.
В принципе как простая, так и фракционная перегонка под вакуумом проводится аналогично перегонке при атмосферном давлении, однако имеются и существенные отличия, на которые следует обратить особое внимание.
1. Установки для перегонки пол вакуумом (рис. 77) собираются герметично, лучше всего на шлифах с использованием вакуумной смазки. Перед сборкой установки все стеклянные части должны быть тщательно осмотрены. В случае обнаружения дефектов, например мельчайших трещин, использовать деталь для работы под вакуумом нельзя. Следует также обращать внимание на чистоту шлифов. Даже небольшая песчинка на шлифе может вызвать его поломку, что при наличии разряжения и системе нередко приводит к взрыву.
2. Во всех случаях работать с вакуумными установками можно только в защитных очках или маске.
Рис. 77. Прибор для перегонки под вакуумом: 1 — перегонная колба; 2—насадка Кляйзена; 3 —капилляр; 4 — зажим для регулирования подсоса воздуха и капилляр; 5 — отрезок резинового шланга; 6 —отвод к ловушке вакуумной системы; 7 — алонж; 8 — приемный сосуд.
После подключения вакуума нельзя вносить какие-либо изменения в установку—подвинчивать зажимы лапок, поднимать или опускать установку и т. д.
3. Как перегонная колба, так и приемный сосуд обязательно должны быть круглодонными. Применение плоскодонных колб в вакуумных установках запрещается.
4. С целью обеспечения равномерного кипения при перегонке под вакуумом используют не «кипел ки», а капилляр, через который под слой перегоняемой жидкости засасывается воздух или инертный газ. Капилляр вытягивают из стеклянной, лучше толстостенной, трубки. Конец его должен быть как можно более тонким. Широкий капилляр, во-первых, вызывает слишком бурное кипение, приводящее к брызгоуносу, а во-вторых, не позволяет достигнуть высокого вакуума. Для проверки пригодности капилляра оттянутый конец погружают в пробирку с какой-нибудь подвижной жидкостью, например эфиром, и сильно дуют в трубку. Через слой эфира при этом должны проскакивать очень мелкие пузырьки. Капилляр вводят либо через насадку Кляйзена, либо через второе горло колбы так, чтобы он почти доходил до дна, но не касался его. На верхний конец капиллярной трубки надевают отрезок резинового шланга, просовывают в него тонкую проволочку и зажимают винтовым зажимом. С помощью зажима можно регулировать подачу воздуха в капилляр, увеличивая
или уменьшая тем самым интенсивность кипения.
5. При сборке вакуумных установок следует обращать внимание на диаметр отводных трубок, которые не должны быть слишком узкими. Установлено, что если диаметр перегонной колбы превышает диаметр отводной трубки более чем в десять раз, уже при средней скорости перегонки сопротивление движению паров оказывается выше допустимого.
Давление внутри перегонной колбы при этом оказывается на несколько миллиметров ртутного столба выше, чем давление по манометру.
Узкая отводная трубка или другие сужения на пути паров перегоняемого вещества нередко являются, таким образом, причиной того, что наблюдаемая температура кипения вещества оказывается выше ожидаемой. Из сказанного следует, что если желательно создать внутри перегонного сосуда давление менее 1 — 1,3 кПа (8—10 мм рт. ст.), внутренний диаметр отводной трубки для колб среднего размера (0,5— 1 л) должен быть не менее 10—12 мм, для небольших колб (50—100 мл)—не менее 5 мм.
6. Если в случае перегонки при атмосферном давлении смена приемников для отбора различных фракций конденсата не представляет каких-либо затруднений, при вакуум-перегонке такую необходимость следует предусмотреть заранее.
При необходимости отбора 3—4 фракции используют так называемые «пауки» (рис. 78). Направить конденсат в тот или другой приемник можно осторожным поворотом «паука» вокруг осн.
7. При использовании установки, изображенной на рис. 77, конец шланга вакуумной системы надевают на отводную трубку алонжа. Однако при длительной перегонке, особенно если температура кипения жидкости невысока, часть конденсата испаряется и беспрепятственно уносится в вакуумную систему. Указанного недостатка полностью лишены приборы, собранные по тому же принципу, что и изображенные на рис. 70 (обязательно использовать круглодонные колбы, капилляр), поскольку отвод к насосу в них подсоединяется к верхнему отверстию холодильника. Это обстоятельство делает их особенно удобными для простой вакуум-перегонки.
После сборки установки ее обязательно проверяют на герметичность, для чего включают вакуум и следят за показаниями манометра. Хорошо собранная установка после отсоединения насоса держит вакуум по крайней мере несколько минут.
Рис. 78. «Паук» для cбopa 3-х франции конденсата при вакуум-перегонке.
Рис. 79. Ротационный испаритель ИР-1М: 1 —вращающаяся колба с исходным раствором: 2— привод; 3— приемный сосуд; 4-трубка, через которую испарительная колба наполняется исходным раствором; 5 — отвод для соединения испарителя с атмосферой; в — переход,пик с краном для подключения испарителя к вакуумной системе; 7 — жидкостная баня; 8 — блок управления, обеспечивающий автоматическое поддержание температурного режима и бане; 9 — рукоятка подъемного механизма для извлечения колбы из бани; 10 — зажим для поддержания приемной колбы.
Если установка пригодна для работы, в нее помещают перегоняемое вещество, подключают вакуум, регулируют ток газа через капилляр так, чтобы он давал струйку очень маленьких пузырьков, и только после этого начинают постепенное повышение температуры обогревающей бани. Поступать наоборот, т. е. вначале нагреть содержимое перегонной колбы, а затем создать разрежение в приборе, нельзя — это может привести к бурному вскипанию жидкости и перебросу ее в приемник.
Перегонку заканчивают в следующей последовательности: вначале отключают обогрев перегонной колбы, затем осторожно впускают в систему воздух, соединяя ее с атмосферой при помощи специального крана (см. рис. 21), отключают вакуум-насос, и после охлаждения установки разбирают ее, начиная с отсоединения приемной колбы с перегнанной жидкостью.
Очень удобны для простой вакуум-перегонки ротационные испарители (рис. 79). Их преимущества ярче всего проявляются при необходимости удаления растворителей из концентрированных растворов, при перегонке пенящихся жидкостей, которые обычно доставляют экспериментаторам особенно много хлопот. Для правильной работы испарителя раствор нагревают не до кипения. Интенсивное испарение достигается благодаря увеличению поверхности жидкости за счет непрерывного вращения перегонной колбы. Ротационный испаритель должен быть обязательной принадлежностью лабораторий, в которых часто занимаются перегонкой, ибо он позволяет сэкономить много труда и времени.
К оглавлению
см. также
- Простая перегонка
- Перегонка с водяным паром
- Фракционная перегонка
- Перегонка при пониженном давлении (в вакууме)
Источник
Пример 1. Давление пара чистого ацетона при 20° С 23 940 Па. Давление пара раствора камфоры в ацетоне, содержащего 5 г камфоры на 200 г ацетона при той же температуре, равно 23 710 Па. Определить молекулярную массу камфоры, растворенной в ацетоне. [c.87]
На рис. 1.11 представлена типичная изотермическая Кривая зависимости суммарного давления паров системы сероуглерод — ацетон от ее состава при температуре 35,17 °С, имеющая характерную точку максимума, отвечающую мольному составу х, — = = 0,6665 и давлению = 87312,6 Па. [c.37]
Выделение водного раствора перекиси водорода из реакционной массы окисления, осуществляемое отгонкой из нее изопропилового спирта и ацетона, проводится на двух колоннах ректификации. Две системы ректификации необходимы для того, чтобы можно было периодически подвергать пассивации кубовую часть и кипятильники системы, не прекращая работу всей установки. Для предупреждения перегрева перекиси водорода или ее теплового разложения водный раствор пергидроля выделяют из реакционной массы под вакуумом, что позволяет снизить температуру продуктов в системе ректификации. При этом для предупреждения случайного срыва вакуума (превышения давления) и повышения температуры выше предельно допустимой систему ректификации также оснащают соответствующими средствами защиты. Колонну оборудуют средствами сброса давления паров в атмосферу через предохранительные клапаны, установленные на трубопроводах после конденсаторов и срабатывающие в случае повышения давления в системе. На линиях подачи пара в кипятильник и выхода из него конденсата устанавливают отсечные клапаны, которые могут закрываться дистанционно со щита управления. При стравливании вакуума в системе в колонну подается азот давлением 60 кПа (0,6 кгс/см ). В случае повышения температуры в кубовой части колонны подается дистиллированная вода на ее охлаждение. Для тушения пожара в колоннах ректификации рекомендуется предусматривать подачу пара в них через отсечные клапаны, открываемые с пульта управления. [c.129]
S. При 308 К давление пара ацетона 0,459 10 , а давление пара хлороформа 0,391 – 10 Па. Над раствором с молярным содержанием 36% хлороформа парциальное давление паров ацетона 0,2677 10 , а хлороформа 0,0964 10 Па. Определите активность компонентов и сравните их с молярными долями этих веществ. [c.178]
Например, ацетон. Давление паров при +20° С — р, о = 197,7 мм [c.26]
Пример 2. Определите молярную массу М вещества, если над раствором 21 г вещества в 100 г ацетона давление пара равно 21854.4 Па. Давление пара ацетона (СНз)2СО при этой температуре равно 23939.35 Па. [c.103]
Положительные отклонения от закона Рауля. Растворы ацетон — сероуглерод, этиловый спирт — этиловый эфир и другие имеют характерные отклонения от закона Рауля в сторону повышения давления пара (рис. 91). [c.197]
При отрицательных отклонениях парциальные давления компонентов и общее давление пара над раствором меньше, чем в идеальном растворе. Это связано с большей энергией, которая требуется на перевод в газовую фазу молекул данного компонента, окруженных молекулами другого компонента, и наблюдается, когда ав> аа и дв> бв- Смесей с отрицательными отклонениями известно меньше, чем с положительными. В качестве примера можно привести системы вода — хлористый водород, хлороформ — ацетон, хлороформ — бензол. При образовании идеальных растворов теплота смешения равна нулю. При положительных отклонениях наблюдается поглощение тепла, при отрицательных — выделение. [c.118]
Поскольку давление пара в этом случае оказывается ниже предсказываемого законом Рауля, подобная ситуация называется отрицательным отклонением от свойств идеального раствора. В качестве примера на рис. 18-10 показаны свойства растворов ацетона и хлороформа. [c.137]
Изучению зависимости скорости реакции рекомбинации радикалов -СНз от давления посвящен ряд работ. Кистяковский и Робертс [1231, Додд и Стеси 1241 нашли, что при 500 К и давлении паров ацетона выше 1,33-10 Па реакция рекомбинации радикалов СНз протекает как реакция второго порядка (соответственно реакция диссоциации этана — первого порядка). При давлениях ниже 1,33-10 Па происходит изменение порядков порядок реакции рекомбинации становится третьим, а реакции диссоциации — вторым. Граничное давление сильно зависит от температуры, и при 900 К изменение порядков реакций происходит уже при 1,06-10 Па. Кинетика реакций (5.2) при низких давлениях обсуждена в гл. III. [c.76]
Задача V. 2. Давление паров ацетона при 60, 70, 80, 90 и 100° С составляет соответственно 1,14 1,58 2,12 2,81 и 3,67 агл. Определить теплоту парообразования ацетона при 80° С следующими методами [c.122]
Трубку держали в медленном токе воздуха при температуре 18,8° С, и давлении р = = 765,5 мм рт. ст. Через 80 мин уровень ацетона в трубке понизился на 0,148 см давление паров ацетона при =18,8° С равно Ра = 170 мм рт. ст. [c.286]
Из рис. VII. 5, а видно, что, в соответствии с первым законом Коновалова, пар и в этом случае обогащен по сравнению с жидкостью тем компонентом, добавление которого к раствору повышает общее давление пара (понижает температуру кипения). Например, добавление СЗг к ацетону повышает общее давление пара и понижает температуру кипения раствора вплоть до содержания СЗг, отвечающего экстремальной точке с. В этой области концентраций пар по сравнению с жидкостью обогащен сероуглеродом. Дальнейшее добавление С5г вызывает понижение общего давления пара (повышение точки кипения), поэтому пар в области концентраций между азеотропной точкой с и чистым сероуглеродом по сравнению с жидкостью обогащен ацетоном. К этому же выводу можно прийти, рассматривая добавление ацетона к сероуглероду. В азеотропной точке с состав жидкости равен составу равновесного с ней пара. [c.94]
Определить изменение давления пара ацетона при изменении температуры на ГС вблизи температуры кипения. Теплоту парообразования ацетона вычислить по приближенной формуле Трутона . Температуру кипения ацетона найти в табл. 8 приложения. [c.76]
Предскажите вид кривых давления пара ацетона, хлороформа и общего давления над растворами ацетона и хлороформа, если температуры кипения ацетона и хлороформа равны соответственно 56 и 60 °С. [c.178]
Чему равна активность ацетона в растворе, если давление паров ацетона над раствором 710 мм рт. ст. при 56° С. [c.190]
В закрытой комнате объемом 100 пролили 10 мл ацетона. Пользуясь справочными данными, определите давление паров ацетона в помещении (20°С)..Насколько опасна создавшаяся концентрация паров ацетона для дыхания Возможен ли взрыв или пожар (Посмотрите справочник по технике безопасности). [c.15]
При 35° С давление паров ацетона 344,5 мм рт. ст., давление пара хлороформа 293,1 мм рт. ст. Парциальные давления паров этих компонентов над раствором, содержащим 36 мол. % хлороформа, равны соответственно [c.190]
Растворы с отрицательными отклонениями (рис. 3.10,6) образуются обычно с выделением теплоты (Д/УсО), поэтому теплота испарения компонентов из раствора больше, чем теплота испарения чистых компонентов, и давление пара раствора ниже, чем ожидалось бы у идеального раствора. Обычно при образовании таких растворов имеет место уменьшение объема. Наиболее важной причиной отрицательных отклонений является возникновение ассоциатов и соединений между молекулами компонентов. Обычно комплексы, получающиеся из разнотипных молекул, имеют переменный состав и не отвечают простым стехиометрическим соотношениям. Типичным примером раствора с отрицательными отклонениями может служить система ацетон— хлороформ растворение сопровождается выделением теплоты и понижением давления пара. [c.103]
При / = 35,1 давление пара над смесью ацетона и метилаля имеет следующие значения [c.202]
Ацетон (1) и сероуглерод (2) неограниченно взаимно растворимы и не подчиняются- законам идеальных растворов. Построить диаграмму состав — парциальные давления и общее давление пара при температуре 50° С по следующим данным [c.184]
Содержание S2, мол. % О 13,3 28,69 67,13 92,42 100 Давление паров ацетона [c.184]
Определить активности компонентов в смеси ацетона и сероуглерода, если парциальные давления паров сероуглерода 438 мм рт. ст. и ацетона 217 мм рт. ст., давление паров чистых сероуглерода и ацетона при той же температуре соответственно 512,3 и 344,5 мм рт. ст. [c.190]
В системе хлороформ (1) — ацетон (2), содержащей 0,40 мол. доли ацетона, определить коэффициент активности ацетона. При содержании ацетона 0,34 мол. доли его коэффициент активности 0,49. Парциальные давления паров хлороформа следующие [c.191]
Метилэтилкетон (МЭК) СПзСОСНаСНз — приятно пахнущая жидкость ( ип = 79,6°, д4° = 0,805) Он менее летуч, чем ацетон (давление пара при 20° 71,2 мм рт. ст.), поэтому в ряде случаев применение его выгоднее, чем ацетона. Огнеопасность также меньше, чем у ацетона, а именно вспышки в открытом сосуде около -Ы°. [c.322]
Пример VIII. 9. Система ацетон — хлороформ при давлении 760 мм рт. ст. образует азеотропную смесь состава у = х = = 0,335 мол. доли с максимумом температуры кипения / = 64,5° С. При этой температуре давление паров ацетона Р] = 100() ммрт. ст., а хлороформа Р2 = 858 мм рт. ст. [c.280]
Всо больше и больше конкурирует с ацетоном как растворителем метил-ятилкетон. Он обладает такой же хорошей растворяюш ей способностью, но более низким давлением пара [79]. [c.475]
Примером использования предлагаемого метода нахождения опти-матьных параметров работы контактного узла может быть расчет узла очистки 30 ООО м ч отходящих газов производства фенола и ацетона от паров изопропилбензола на оксидном железохромовом катализаторе СТК-1-7, приведенный в [62]. В качестве ограничения принято постоян-ст1 о допустимого перепада давления в слое катализатора величиной 500 Па. В расчете оценивалось влияние стоимости топлива на оптимальные параметры работы катализаторного узла реактора (табл. 2.6). [c.76]
Часто в лаборатории для осушки газов применяют метод глубокого охлаждения. При охлаждении влажного газа воду выделяют нетвердом или жидком состоянии в зависимости от температуры охлаждения. Например, давление паров льда при —50 °С равно всего 4 Па. При вымораживании действием охлаждающей смеси СО2 +ацетон или жидкого воздуха можно получть еще более низкие температуры и тем самым добиться эффективного высушивания. [c.503]
Положительные отклонения от закона Рауля могут оказаться настолько значительными, что на кривой оби его дав.яеиия насы-ще[11Юго пара появляется максимум. Если энергия вза (модейсткня А—В больше взаимодействия А—А н В—В, то переход компонентов в газовую фазу затрудняется, и наблюдаются отрицательные отклонения от закона Рауля. Например, при смешении ацетона с хлороформом между реагентами возникает слабая водородная связь и процесс сопровождается выделением теплоты и уменьшением объема. Парциальные давления компонентов становятся меньше Pв
зависимость парциальных и общего давлений пара над жидкой смесью выражается вогнутыми кривыми. При больших отрицательных отклонениях на кривой общего давле- [c.72]
Справочник по производству хлора каустической соды и основных хлорпродуктов (1976) — [
c.356
,
c.375
]
Источник