ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перегрев жидкости. Кипение с толчками. Кипятильники из "Практические работы по органической химии Выпуск 1 и 2" Если в жидкости находится источник маленьких пузырьков воздуха или каких-нибудь других зародышей парообразования, то кипение происходит спокойно и равномерно. [c.77] Наоборот, если воздух из жидкости удален, а стенки колбы очень гладки и чисты, то образование пузырьков пара происходит с большим трудом и жидкость может нагреться значительно выше температуры ее кипения, а явление кипения не наступит. В таком случае говорят о перегреве жидкости. Когда же в такой перегретой жидкости пузырек все же образуется, то давление пара в нем, соответствующее температуре жидкости, намного превышает сумму атмосферного давления и давления столба жидкости пузырек быстро увеличивается в размерах из-за интенсивного испарения в него жидкости, и последняя бурно вскипает, а температура ее несколько снижается. Это приводит к неравномерному кипению, к подбрасыванию и даже перебрасыванию жидкости из колбы в холодильник. В таком случае говорят, что жидкость кипит с толчками . Внешними признаками, указывающими на перегрев жидкости, может служить шарик жидкости, двигающийся по спокойной поверхности от стенки к стенке колбы, и медленная перегонка жидкости без признаков кипения. [c.77] Существуют различные способы предотвращения или хотя бы ослабления толчков при кипении. Так, можно нагревать колбу в бане, заполненной подходящей жидкостью, те.мпера-тура которой не должна превышать температуру кипения перегоняемой жидкости более чем на 20°. Опасность перегрева в этом случае значительно уменьшается, пузырьки пара могут подниматься не только со дна колбы, но и образовываться во всех точках соприкосновения жидкости со стеклом. [c.77] Наиболее часто применяется следующий способ, предотвращающий бурное вскипание жидкости во время перегонки при атмосферном давлении в жидкость вносят несколько кусочков пористой глиняной тарелки или пористого фарфора— кипятильники . Они равномерно выделяют небольшое количество воздуха мелкими пузырьками и обеспечивают равномерное кипение. [c.77] Если перегонка прерывалась, то прежде чем возобновить нагревание следует добавить в колбу 1—2 свежих кипятильника, так как из старых воздух почти весь был удален нагреванием, и вследствие адсорбции жидкости при охлаждении они стали мало эффективными. [c.78] Действие таких и всяких других кипятильников основано на том, что превращение нагретой жидкости в пар происходит тотчас же после введения в жидкость паровой фазы (любого инертного газа). Это явление можно сравнить с кристаллизацией, наступающей при внесении твердой фазы в переохлажденную жидкость, например в переохлажденную воду. [c.78] Ниже рассматривается перегонка смеси двух жидкостей, нерастворимых друг в друге и вследствие этого не смешивающихся между собой. В действительности не существует жидкостей, абсолютно нерастворимых одна в другой, и очень часто несмешивающимися называют жидкости, взаимная растворимость которых незначительна. Такие две практически не смешивающиеся жидкости при сливании их вместе образуют два слоя, которые располагаются один над др тим в обратном соответствии с величиной удельного веса каждой из жидкостей. Предполагается также, что две нерастворимые одна в другой несмешивающиеся жидкости не влияют друг на друга и в химическом отношении. [c.78] Таким образом, поскольку рассматриваемые жидкости являются несмешивающимися и не влияющими химически друг на друга, то общее давление пара над смесью будет равно сумме упругостей паров каждого из компонентов смеси при данной температуре. [c.79] Смесь двух несмешивающихся (нерастворимых друг в друге) жидкостей закипает при такой температуре, при которой сумма упругостей паров компонентов смеси становится равной атмосферному давлению. [c.79] Следовательно, температура кипения смеси двух несмешивающихся жидкостей лежит ниже точек кипения каждого из колтонентов смеси. [c.79] Так как смесь двух несмешивающихся жидкостей образует два слоя, то процесс перегонки такой смеси может казаться излишним достаточно было бы разделить эти два слоя в делительной воронке. Однако если одной из жидкостей является вода, а другой—летучая жидкость, смешанная с нелетучей примесью, от которой она должна быть освобождена, то перегонка такой смеси становится весьма важным процессом, широко используемым как в лаборатории, так и в промышленности. Перегонка смеси воды и не смешивающейся с ней жидкости — перегонка с паром — позволяет при атмосферном давлении отделить высококипяший компонент смеси при температуре, лежащей ниже 100°. При выделении веществ, разлагающихся при температуре кипения или вблизи нее, такая перегонка представляет большое удобство она может применяться также для отделения от нелетучих или от нежелательных веществ (например, смол). [c.79] Состав пара можно легко вычислить. Допустим, что к смеси приложимы газовые законы, тогда число молекул каждого компонента в отходящем паре должно быть пропорционально его парциальному давлению, т. е. давлению пара чистой жидкости при данной температуре (температура кипения смеси). [c.80] Относительные веса двух компонентов в паровой фазе равны относительным весам их в дистилляте, т. е. весовые количества каждой из жидкостей, собираемых в приемник, прямо пропорциональны парциальным давлениям паров этих веществ и их молекулярным весам. [c.80] Уравнение (3) наглядно показывает большое значение перегонки с паром, так как чем меньше произведение М Ра, тем больше значение шв- Вода имеет малый молекулярный вес и сравнительно невысокое давление пара, вследствие чего значение Млрд низко. [c.80] В табл. 5 приведены молекулярные веса и температуры кипения подобных веществ — гераниола, анетола и эвгенола, упругости их паров при 100° и процентное содержание их в дистилляте при перегонке с водяным паром. [c.81] В качестве при.мера рассмотрим перегонку с паром бромбензола, кипящего при нормальных условиях при 156,2°. Давления паров воды и бромбензола при различных температурах приводятся в табл. 6. [c.81] Нанеся эти значения на соответственные кривые (рис. 21), находим, что общее давление пара смеси бромбензол+вода делается равным 760 мм, т. е. атмосферному давлению при 95,5° это и есть температура кипения смеси. [c.82] Для смеси анилина (т. кип. 184,4°) и воды из табл. 7 находим, что смесь их кипит при 98,5° (рл = 720 мм), (рб = 43 мм Мв =93) и дистиллят должен содержать 23 вес. % анилина и 77 вес. воды, т. е. для перегонки 1 кг анилина с паром необходимы 3,35 кг водяного пара. [c.83] Экспериментальные данные показывают, что при перегонке с паром переходит несколько меньшее количество анилина, так как анилин заметно растворим в воде, и вследствие этого давление его пара несколько понижено. [c.83] Наконец, для смеси бензола (т. кип. 80,2°) и воды находим из таблиц, что температура кипения смеси 69,25° (Ра =225 мм рб = 535 мм Л4б =78) и в дистилляте, получаемом при перегонке бензола с паром, содержится 10,3 весовых частей бензола на одну часть воды, т. е. дистиллят содержит 91% бензола по весу. [c.83] Вернуться к основной статье