Концентрация пара

обсуждение вопросов физической химии и химической физики
phisycal chemistry and chemical physics discussions for professionals
Ответить
Аватара пользователя
AlexKsen
Сообщения: 524
Зарегистрирован: Пн мар 07, 2011 8:43 am

Концентрация пара

Сообщение AlexKsen » Чт сен 28, 2017 1:30 pm

Здравствуйте.
Имеется система: 2 мл циклогексана + 1 мл ацетона. Растворы помещены в бокс объемом 10 мл. Подскажите, как рассчитать концентрацию паров ацетона в данной системе.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 9651
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение avor » Чт сен 28, 2017 2:04 pm

Нужно знать общее давление в системе и температуру. Ну и использовать уравнение Антуана данные констант уравнения Антуана можно найти в задачнике по ПиА Романкова и др. или в справочнике Шервуда (ну или найти по двум точкам кипения жидкости при разных давлениях). Ищите и обрящите. так же если у вас просто есть данные по давлению насыщенных паров жидкости при заданной температуре, то уранение Антуана не понадобится.
Вроде вы уже дисер защищаете или защитили. И область интересов у вас физ.химия. А такие вопросы задаете. Особенно мне понравился вопрос про молярные концентрации жидкостей.

stearan
Сообщения: 823
Зарегистрирован: Пт мар 02, 2007 4:21 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение stearan » Чт сен 28, 2017 2:26 pm

задание слабо определено. это они там у вас в отдельных открытых 1 и 2 мл наперстках рядом стоят в закрытой коробке объемом 10мл или уже смешаны... :dontknow: миллилитры без указания температуры тоже не совсем количественная информация..

Аватара пользователя
AlexKsen
Сообщения: 524
Зарегистрирован: Пн мар 07, 2011 8:43 am

Re: Концентрация пара

Сообщение AlexKsen » Чт сен 28, 2017 2:40 pm

Растворители смешаны. Все идет при стандартных условиях.

stearan
Сообщения: 823
Зарегистрирован: Пт мар 02, 2007 4:21 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение stearan » Чт сен 28, 2017 3:21 pm

AlexKsen писал(а):
Чт сен 28, 2017 2:40 pm
Растворители смешаны. Все идет при стандартных условиях.

т.е.у вас раствор 1мл ац.+2мл цгксана в закрытой коробке объемом 10мл, вокруг 25гр.Ц и давление доравнивается до нормального-атмосферного воздухом?

Аватара пользователя
AlexKsen
Сообщения: 524
Зарегистрирован: Пн мар 07, 2011 8:43 am

Re: Концентрация пара

Сообщение AlexKsen » Чт сен 28, 2017 3:29 pm

т.е.у вас раствор 1мл ац.+2мл цгксана в закрытой коробке объемом 10мл, вокруг 25гр.Ц и давление доравнивается до нормального-атмосферного воздухом?
Все так. Используя уравнение Антуана: давление насыщенного пара ацетона и ц-гексана: 30.60 и 13.01 кПа, соответственно. Коэффициентом активности пренебрежем, будем рассматривать идеальные растворы. До меня просто не доходит, как используя закон Рауля определить концентрацию ацетона при заданных условиях.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 9651
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение avor » Чт сен 28, 2017 3:31 pm

Если эта смесь, то лучше посмотреть систему в справочнике Когана. Эксперимент всегда лучше теории. Простые теории не учитывают взаимодействия компонентов друг с другом, а считают смесь идеальной. А не простые вводят поправки, которые в конечном счете все равно опираются на экспериментальные данные.

Аватара пользователя
AlexKsen
Сообщения: 524
Зарегистрирован: Пн мар 07, 2011 8:43 am

Re: Концентрация пара

Сообщение AlexKsen » Чт сен 28, 2017 3:54 pm

avor, Вы правы. Но для начала можно и для заданных условий попробовать.

Аватара пользователя
avor
Сообщения: 9651
Зарегистрирован: Пн янв 24, 2005 1:13 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение avor » Чт сен 28, 2017 4:47 pm

AlexKsen писал(а):
Чт сен 28, 2017 3:29 pm
Давление насыщенного пара ацетона и ц-гексана: 30.60 и 13.01 кПа, соответственно.До меня просто не доходит, как используя закон Рауля определить концентрацию ацетона при заданных условиях.
Меня вот так и жжет спросить в каком учебном заведении и в какой период времени вы получали высшее образование.
Вы ж практически все уже нашли мольная доля будет Pi/P, P-атмосферное давление, для ваших приближений можно считать равным 100кПа.

stearan
Сообщения: 823
Зарегистрирован: Пт мар 02, 2007 4:21 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение stearan » Чт сен 28, 2017 4:58 pm

коль скоро в исходном задании прописан объем коробки 10мл, задача может быть и немного сложнее. коэффициентами активности в жидкой фазе пренебрегать не стоит - ацетон с циклогексаном образуют азеотроп. неидеальность паровой фазы можно отбросить.
Последний раз редактировалось stearan Чт сен 28, 2017 5:27 pm, всего редактировалось 1 раз.

Аватара пользователя
AlexKsen
Сообщения: 524
Зарегистрирован: Пн мар 07, 2011 8:43 am

Re: Концентрация пара

Сообщение AlexKsen » Чт сен 28, 2017 5:26 pm

коль скоро в исходном задании прописан объем коробки 10мл, задача может быть и немного сложнее
Именно. Нужно ли учитывать эти 10 мл. И как это сделать? А каким образом учитывать влияние изменения состава исходной смеси?
Последний раз редактировалось AlexKsen Чт сен 28, 2017 6:20 pm, всего редактировалось 1 раз.

stearan
Сообщения: 823
Зарегистрирован: Пт мар 02, 2007 4:21 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение stearan » Чт сен 28, 2017 6:20 pm

это смотря на требуемую точность расчётов. в принципе до 10ти мл паровой фазы уйдет лишь весьмя малая доля массы присутствующих в начале жидкостей. ежели на нее чихануть, то процесс расчета крайне простой:
1) вычисляем состав жидкости по исходным данным: число молей ацетона n(Ac)=объем*плотность/моль.масса; то-же для циклогексана; моль.доля ацетона x(Ac)=n(Ac)/(n(Ac)+n(Chx)) и соответственно для циклогексана.
2) для найденного состава жидкости вычисляем равновесный ему состав пара:
Р*у(i)=Ps(i)*gamma(i)*x(i) где "i" означает поочередно ацетон и циклогексан, Р общее (в нашем случае атмосферное) давление, Ps давление нас.пара чистого вещества при данной температуре (по ур.Антуана) и gamma коэффициент активности (из справочника по фазовому равновесию или по уравнениям (Wilson, NRTL, Uniquac)). находим неизвестные мольные доли в паровой фазе у(Ac), y(Chx) и в дополнение до 1 будет моль.доля воздуха.
3) зная мольный состав паровой фазы аддитивно посчитаем ее мольную массу М и найдем плотность при данных условиях = Р*М/(R*T); дальше уже концентрации элементарно и в массовых единицах если надо. также можно оценить, какая доля исходных жидких компонентов ушла в паровую фазу.

Аватара пользователя
AlexKsen
Сообщения: 524
Зарегистрирован: Пн мар 07, 2011 8:43 am

Re: Концентрация пара

Сообщение AlexKsen » Чт сен 28, 2017 6:22 pm

stearan, спасибо большое за разъяснение. Справочник Когана посмотрел, данная смесь есть, но температура не подходит. Значит с gamma нужно будет воевать:)
какая доля исходных жидких компонентов ушла в паровую фазу
Как можно оценить?

stearan
Сообщения: 823
Зарегистрирован: Пт мар 02, 2007 4:21 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение stearan » Чт сен 28, 2017 10:42 pm

AlexKsen писал(а):
Чт сен 28, 2017 6:22 pm

1) данная смесь есть, но температура не подходит. Значит с gamma нужно будет воевать:)
2) какая доля исходных жидких компонентов ушла в паровую фазу
1) в первом приближении водкак :)
а) берете из справочника значения х(1),у(1),Р и Т; ессно, х(2)=1-х(1), y(2)=1-y(1);
b) для данного Т вычисляете Рs(1) и Рs(2);
с) по тому-же уравнению фазового равновесия gamma(1)=y(1)*P/[x(1)*Ps(1)] и соотв.нно и gamma(2)
d) и так для всех точек (из одного набора-таблицы) и строите зависимость обеих гамм от состава жидкости gamma(i)=f(x(1),T). eсли так обработать два набора данных (изотермические таблицы для разных температур или изобарические, измеренные при разных давлениях) можно оценить и зависимость гамм от температуры. при сильно неидеальных растворах и небешенных Т зависимость гамм от х всегда рулит.
ad 2) в прежнем уже посчитали состав паровой фазы, объем ее берем в первом приближении как объем коробки минус исходных 3 мл.жидкости, из уравнения состояния находим общее число молей паровой фазы и множив на у и числа молей составляющих; отнимаем от исходных n(1), n(2), и корректируем х(1), х(2). И поехали по новой итерации, не забыв подкорректировать объем жидкости - он уменьшится (в нашем случае незначительно, но была-бы коробка побольше...)

Аватара пользователя
AlexKsen
Сообщения: 524
Зарегистрирован: Пн мар 07, 2011 8:43 am

Re: Концентрация пара

Сообщение AlexKsen » Пт сен 29, 2017 5:54 am

Спасибо

Аватара пользователя
AlexKsen
Сообщения: 524
Зарегистрирован: Пн мар 07, 2011 8:43 am

Re: Концентрация пара

Сообщение AlexKsen » Пт сен 29, 2017 1:08 pm

А можно прибегнуть к следующему подходу (возьмем для идеального газа)?

p(i)=x(i)*p0(i)
p0(i) - найдем из уравнения Антуана.
p(i)*V = n(i)RT
c(i)=p(i)/RT

А соответственно для реальных, нужно будет искать коэффициент активности.

stearan
Сообщения: 823
Зарегистрирован: Пт мар 02, 2007 4:21 pm

Re: Концентрация пара

Сообщение stearan » Пт сен 29, 2017 6:25 pm

можно. первое равенство выражает то же самое фазовое равновесие для идеальных жидкости и пара. если правую сторону умножить на gamma, будет вам реальная жидкость. а пар/газ так и можно оставить идеальным, т.е. не надо считать fi и можно пользоваться PV=nRT.

Ответить

Вернуться в «физическая химия / physical chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость