Общие понятия о перегонке. Законы Рауля и Дальтона. Первый закон Коновалова

Перегонка (дистилляция и ректификация) – это частичное испарение жидкой смеси и последующая конденсация паров, осуществляемые однократно или многократно.

Перегонка основана на различной летучести компонентов жидкой смеси при одинаковой температуре. В процессе перегонки жидкая смесь обедняется низкокипящим компонентом (НК), а паровая фаза обогащается им.

Неиспарившаяся часть жидкой смеси – кубовый остаток, конденсат паровой фазы – дистиллят (ректификат).

Кубовый остаток обогащается высококипящим компонентом (ВК).

Простая дистилляция применяется лишь для грубого разделения смеси с высокой относительной летучестью компонентов. Относительная летучесть α – отношение летучестей компонентов:

, где Р_А и Р_В – давление насыщенных паров чистых компонентов.

Идеальные растворы подчиняются законам Рауля и Дальтона. По закону Рауля парциальное давление компонента А в паре р_А пропорционально мольной доле этого компонента х_А в растворе:

.

По закону Дальтона общее давление пара над раствором Р равно сумме парциальных давлений его компонентов:

.

Графически эти законы – диаграммой р-х (давление-состав):

Зависимость общего давления Р и парциальных давлений от мольной доли х_А (НК) – диаграмма р-х.

В расчетах обычно используют диаграммы T-x,y (P = const) и y-x (P = const).

Диаграмма T-x,y – зависимость температур кипения и конденсации от мольной доли НК в жидкой фазе х_А и в паровой фазе у_А.

Диаграмма у-х отображает зависимость между равновесными концентрациями НК в жидкой фазе х_А и паровой у_А* фазах. Равновесная линия – выше диагонали, т.к. на осях координат – мольные доли НК. По первому закону Коновалова пар обогащается НК. При х = 0,5; у*≈0,6.