БНБ "БРОКГАУЗ И ЕФРОН" (121188) - Photogallery - Естественные науки - Математика - Технология
|
Фракционированное выпариваниеОпределение "Фракционированное выпаривание" в словаре Брокгауза и Ефрона
Фракционированное выпаривание
Если такую систему подвергнуть изотермичному выпариванию, то испаряться, т. е. уменьшаться в количестве, может только лед [Видимое испарение льда (при неизменном количестве раствора) будет следствием того, что при испарении из раствора воды давление ее пара, равное в точке b давлению пара льда (см. Правило фаз), должно было бы падать, а это должно влечь за собой растворение в растворе новых количеств льда и восстановление первоначального давления раствора, его первоначального количества и первоначальной концентрации.] (Мейергофер), а концентрация раствора останется неизменной, согласно положению Мейергофера, гласящему, что насыщенные водно-соляные растворы [Дело объясняется тем, что в данном случае, при двух составляющих телах, трех сосуществующих фазах (лед + насыщенный им раствор + пар) и одном фиксированном внешнем факторе равновесия (температуре), мы имеем дело с системой, обладающей нулевой степенью свободы (ср. Горбов, "Закон фаз", "Физико-математический ежегодник", т. II), иначе — нонвариантной (инвариантной, по новой номенклатуре Тревора), а равновесие такой системы (и ее концентрация) не зависит от относительных количеств участвующих в ней тел; совершенно одинаково из насыщенного раствора (пар + раствор + соль) можно отбирать твердое тело, не нарушая концентрации раствора.] испаряются без изменения концентрации; если же предварительно отобрать кристаллы льда и подвергнуть изотермичному выпариванию раствор, то по мере удаления воды состав его будет изменяться, т. е. концентрация соли будет возрастать, пока она не сравняется с той, которая отвечает точке с, представляющей растворимость соли при температуре опыта; здесь при отсутствии пересыщения соль должна начать выделяться в твердом состоянии, система из моновариантной снова превратится в инвариантную [Два независимых слагаемых образуют три фазы: твердая соль + насыщенный раствор + пар, и из двух внешних факторов равновесия, температуры и давления — первый имеет заданное, определенное значение.], которая может быть выпариваема далее без изменения концентрации. В данном случае, когда выпадающая в твердом виде соль неспособна в условиях опыта вступать с водой в химическое соединение, безразлично, будем ли мы отбирать ее по мере выпадения или же оставлять в соприкосновении с раствором, потому что, хотя общий состав системы и будет перемещаться с испарением воды по изотерме от с к d, но состав постепенно нарастающей в количестве твердой фазы (по предположению) не может меняться; безразличен, кроме того, и выбор той или другой изотермы, той или другой температуры, при которой происходит Ф. выпаривание. Но если соль образует с водой несколько гидратов и мы желаем с помощью Ф. выпаривания получить один из них в чистом состоянии, то необходимо не только строго выбрать температуру опыта, но и отбирать выпадающие кристаллы гидрата по мере их образования. Так, напр., диаграмма (фиг. 2) растворимости хлорного железа — Fe 2Cl6, данная Б. Роозебомом, показывает, что безводное соединение Fe 2Cl6 может быть получено сразу только при Ф. выпаривании его растворов выше точки J (73,5°). Фиг. 2. Кривые, идущие вниз от А и СВ, пересекаются в криогидратной точке, лежащей при —55° Ц., т. е. значительно шире основной линии чертежа. Кривая BCDEXHJKL нанесена по данным В. Роозебоома, но линия, отвечающая 100 % Fe2Cl6, должна, по-настоящему, лежать значительно правее.
Если же для Ф. удаления воды выбрана какая-нибудь из изотерм, приходящихся между точками J и К (К — эвтектическая точка сплавов Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О и Fe 2Cl6; лежит при 66°), и кристаллы Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О не отбираются по мере образования, то должно иметь место следующее: в точке пересечения избранной изотермы с кривой HJ должно по мере удаления воды начаться осаждение гидрата Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О. Оно закончится вполне и вместо системы из соли + насыщенного раствора + пар мы перейдем к системе из твердой соли + пар, когда состав раствора будет отвечать точке пересечения выбранной изотермы с вертикальной линией, опущенной из точки J, которая представляет температуру плавления гидрата Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О [Такая вертикальная линия отвечает одной из начальных ординат диаграммы 1-й, данной выше; подобными вертикальными линиями вся 2-я диаграмма может быть разбита на ряд отдельных систем из двух тел, а именно: вода + Fe 2Cl6 ∙12Н 2 О, Fe 2Cl6 ∙12Н 2 О + Fe 2Cl6∙7H2 О и т. д.], т. е. такую температуру, при которой состав твердого тела отвечает определенной формуле, тождествен с составом насыщенного раствора (см. Правило фаз о гидратах хлористого кальция) и при которой последний переходит в твердое состояние, не меняя своего состава. При дальнейшем изотермичном удалении воды мы уже должны наблюдать образование системы, сложенной из гидрата Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О (твердая фаза) + насыщенного по отношению к этому гидрату раствора + пара; когда состав системы пересечет кривую JK, то Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О исчезнет и останется только раствор, который, начиная с точки пересечения изотермы с кривой KL, будет выделять в осадке безводное Fe 2Cl6; т. е. последовательно мы перейдем от ненасыщенного раствора к насыщенному Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О, затем к твердому телу Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О, потом опять к раствору, насыщенному по отношению к Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О, но не насыщенному по отношению к Fe 2Cl6, потом к раствору, насыщенному по отношению к Fe 2Cl6 и, наконец, к твердому безводному Fe 2Cl6; раствор сначала как бы высохнет, а потом, с удалением еще части воды, снова станет жидким. Понятно, что последнего явления (превращения твердого тела в раствор) нельзя было бы наблюдать, если бы кристаллы Fe 2Cl6 ∙4Н 2 О отбирались по мере образования. Если бы опыт Ф. выпаривания велся при температуре, лежащей выше 30° (точка X — эвтектическая точка сплавов Fe 2Cl6 ∙7Н 2 О и Fe 2Cl6 ∙5Н 2 О), но ниже 32,5° (точка Е — темп. плавления Fe 2Cl6 ∙7Н 2 О), напр. по изотерме yy, то при отбирании кристаллов мы могли бы остановиться на чистом двенадцативодном гидрате — Fe 2Cl6 ∙12Н 2 О, а при неотбирании система должна сначала застыть в гидрат Fe 2Cl6 ∙12Н 2 О, стать при дальнейшем выпаривании воды жидкой, потом снова застыть в Fe 2Cl6 ∙7Н 2 О, снова стать жидкой и окончательно застыть в массу кристаллов Fe 2Cl6 ∙5Н 2 О, которые, если и способны терять далее воду (выветриваться) при указанной температуре, то во всяком случае очень медленно и оставаясь постоянно в твердом состоянии. Явления значительно усложняются, когда вместо системы двух тел мы имеем дело с системами, заключающими три и более тела, способных образовывать, кроме того, с летучим растворителем определенные химические соединения или же давать между собой твердые сплавы [Рассмотрение изотермы треугольной диаграммы (см. Правило фаз и сплавы) не решает дела при трех телах, потому что изотермы такой диаграммы отвечают гетеротипным системам, возможным при переменной концентрации всех трех тел, а требуется узнать результат удаления одного тела при постоянной температуре и при данном заранее соотношении двух других тел.]. Не имея места изложить здесь подробный очерк возможных явлений, отсылаем читателя к сочинению Банкрофта "The Phase Rule " — главы: "Fractional evaporation" и "Two volatile components", стр. 209—225, и к статье Van't Hoff'a в "Rapports pr ésentés au Congrè s International de Physique etc." (П., 1900, т. I, стр. 464) — "Cristallisation à température constante".
Статья про "Фракционированное выпаривание" в словаре Брокгауза и Ефрона была прочитана 955 раз |
TOP 15
|
|||||||