Равновесие между жидкостью и паром Книга 1 - Коган В.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 11. Прибор Удовенко и Фаткуллиной (видоизмененный прибор Скэтчарда, пояснения в тексте). цилиндрический сосуд 2, в который также заливается исходная смесь (50—100 мл). Куб снабжен кипятильником 3. Пар, образующийся при кипении жидкости в кубе, по трубке 4 попадает в сосуд 2 под слой жидкости. Образующаяся в трубке Коттреля 5 паро-жидкостная смесь орошает карман для термометра 6, что обеспечивает точное измерение температуры. Пар конденсируется в конденсаторе 7, из которого жидкость по трубке 8 возвращается в куб. Поворотом трехходового крана 9 проба конденсата паровой фазы отбирается из приемника 10; проба жидкой фазы отбирается из сосуда 2 через пробку 11.
В описанном приборе для получения правильных результатов предусмотрен для установления равновесия между фазами контакт жидкости и пара в сосуде 2 и термостатирование последнего парами, образующимися в кубе. Как показала практика испытания такого прибора, во избежание погрешностей наружные стенки прибора должны быть изолированы и снабжены компенсационным подогревом, интенсивность которого должна быть отрегулирована так, чтобы в паровом пространстве не происходило частичной конденсации или перегрева пара. Если это условие не соблюдается, то объем жидкости в сосуде 2 во время опыта непрерывно возрастает или уменьшается (при перегреве пара в паровом пространстве). В обоих случаях получаются неверные результаты.
Вследствие конструктивной сложности и большого расхода веществ приборы циркуляционного типа следует применять лишь в тех случаях, когда необходима большая проба конденсата пара для определения его состава. В последнее время в связи с успехами техники анализа смесей для определения их состава чаще всего достаточно небольших проб. Вследствие этого циркуляционные приборы все в большей степени вытесняются приборами, основанными на использовании принципа однократного испарения. Особенность этих приборов состоит в том, что при отборе пробы, отгоняемой в виде пара при кипении жидкости, состояние равновесия нарушается. За счет отбора пробы пара состав жидкости изменяется тем спльпее, чем больше отбираемая проба и различие составов паров и жидкой смеси. Чтобы уменьшить возникающую при этом погрешность, количество жидкости, загружаемой в прибор, выбирают таким, чтобы за счет отбора пробы пара ее состав существенно не изменялся. Конструктивно прибор может быть выполнен как прибор однократного испарения или как циркуляцпонпый.
Рис. 12. Прибор однократного испарения для исследования равновесия между паром и двумя жидкими фазами (пояснения в тексте).
26 На рис. 12 изображен прибор однократного испарения, использовавшийся Райндерсом и де-Минье для исследования равновесия в системе ацетон—хлороформ—вода [22]. Исходная смесь заливается в колбу 1, снабженную вверху шлифом 2, через который проходят трубки обратного холодильника 3 и конденсатора 4. Через обратный холодильник проходит вал мешалки 5, снабженный за пределами холодильника ртутным затвором (на рисунке не показан). В шлифе 2 укрепляется также термометр 6, шарик которого помещен в жидкость. Проба пара отбирается
с помощью крана 7, который открывается, когда прибор прогреется. Во избежание погрешностей прибор термостатируется, а трубка, по которой отбирается пар, на участке до крана 7 должна быть снабжена электроподогревателем для перегрева паров во избежание их частичной конденсации.
Н. А. Смирнова и А. Г. Морачевский [23] предложили применять для исследования равновесия между паром и расслаивающейся жидкостью видоизмененный прибор Вушмакина, показанный на рис. 13.
Для интенсивного перемешивания жидкости в кубе прибор снабжен магнитной мешалкой 1. Для предохранения стеклянного корпуса прибора от истирания и уменьшения трения рекомендуется между дном кипятильника и мешалкой иметь прокладку соответствующей формы из стойкой пластмассы, например из тефлона. Проба пара отбирается через трехходовой кран 2, расположенный на трубке, соединяющей прибор с обратным холодильником. Из прибора пар отбирается до его конденсации, которая происходит в ловушке (рис. 14), присоединяемой на шлифе
Рнс. 13. Прибор Бушмакина, видоизмененный Н. А. Смирновой и А. Г. Mo рачевским (пояснения в тексте).
Рис. 14. Ловушка для отбора пробы пара.
27 к трубке 3. Последняя обогревается намотанной на нее нихромо-вой спиралью до температуры более высокой, чем температура конденсации пара. Ловушка погружается в охлаждающую смесь. Снаружи прибор снабжается теплоизоляцией. Куб обогревается с помощью электронагревателя, охватывающего сбоку его нижнюю часть. Обогрев может производиться также внутренним кипятильником, для устройства которого предназначены тубусы 4 и 5. Их можно использовать также для отбора проб жидких фаз. Прибор работает следующим образом.
В куб заливается такое количество смеси, чтобы нижняя кромка колокола 6 была на несколько миллиметров погружена в жидкость. Включается интенсивный обогрев при открытом кране 7 и закрытом кране 2. После того как прибор прогреется и наружная полость кипятильника заполнится паром, кран 2 устанавливается в такое положение, чтобы пар поступал в холодильник, а кран 7 перекрывается. Нагрев регулируется так, чтобы из капельницы 8 падало 100—150 капель в минуту. В таком положении при полном возврате конденсата прибор должен работать 40—50 мин., после чего можно считать, что равновесие установилось. Затем переключением крана 2 кипятильник соединяется с ловушкой, и отбирается проба пара.
