Čo je to acetón? Vzorec pre tento ketón je uvedený v školskom kurze chémie. Ale nie každý má predstavu o tom, aký nebezpečný je zápach tejto zlúčeniny a aké vlastnosti má táto organická látka.
Vlastnosti acetónu
Technický acetón je najbežnejším rozpúšťadlom používaným v modernej konštrukcii. Pretože táto zlúčenina má nízku úroveň toxicity, používa sa tiež vo farmaceutickom a potravinárskom priemysle.
Technický acetón sa používa ako chemická surovina pri výrobe mnohých organických zlúčenín.
Lekári to považujú za omamnú látku. Vdýchnutie koncentrovaných pár acetónu môže spôsobiť vážne otravy a poškodenie centrálnej časti nervový systém... Toto spojenie predstavuje vážnu hrozbu pre mladú generáciu. Narkomani, ktorí používajú na vyvolanie eufórie výpary acetónu, sú vystavení vysokému riziku. Lekári sa obávajú nielen o fyzické zdravie detí, ale aj o ich psychický stav.
Za smrteľnú dávku sa považuje 60 ml. Keď sa do tela dostane značné množstvo ketónu, dôjde k strate vedomia a po 8-12 hodinách - smrť.
Fyzikálne vlastnosti
Toto spojenie keď normálne podmienky je v tekutom stave, nemá žiadnu farbu, má špecifický zápach. Acetón, ktorého vzorec má formu СН3СНОСН3, má hygroskopické vlastnosti. Táto zlúčenina je miešateľná v neobmedzenom množstve s vodou, etylalkoholom, metanolom a chloroformom. Má nízku teplotu topenia.
Vlastnosti použitia
V súčasnosti je rozsah acetónu dostatočne široký. Právom sa považuje za jeden z najžiadanejších produktov používaných pri výrobe a výrobe farieb a lakov, pri dokončovacích prácach, chemickom priemysle a stavebníctve. Stále viac a viac acetónu sa používa na odmasťovanie kožušiny a vlny, na odstraňovanie vosku z mazacích olejov. Je to tým organická hmota používajú maliari a štukatéri pri svojej profesionálnej činnosti.
Ako ušetriť acetón, ktorého vzorec je CH3COCH3? Z dôvodu ochrany tejto prchavej látky pred negatívny vplyv ultrafialové lúče, je umiestnená v plastových, sklenených a kovových injekčných liekovkách mimo UV.
Miestnosť, do ktorej sa má umiestniť značné množstvo acetónu, musí byť systematicky vetraná a nainštalovaná vysokokvalitná ventilácia.
Vlastnosti chemických vlastností
Názov táto zlúčenina dostal od latinského slova „acetum“, čo v preklade znamená „ocot“. Faktom je, že chemický vzorec acetónu C3H6O sa objavil oveľa neskôr, ako bola syntetizovaná samotná látka. Získal sa z acetátov a potom sa použil na výrobu ľadovej syntetickej kyseliny octovej.
Andreas Libavius je považovaný za objaviteľa zlúčeniny. Na konci 16. storočia sa mu suchou destiláciou octanu olovnatého podarilo získať látku chemické zloženie ktorá bola dešifrovaná až v 30. rokoch XIX storočia.
Acetón, ktorého vzorec je СН3СОСН3, sa získaval koksovaním dreva až do začiatku 20. storočia. Po zvýšení dopytu po tejto organickej zlúčenine počas prvej svetovej vojny sa začali objavovať nové spôsoby syntézy.
Acetón (GOST 2768-84) je technická kvapalina. Z hľadiska chemickej aktivity je táto zlúčenina jednou z najreaktívnejších v ketónovej triede. Pod vplyvom alkálií sa pozoruje kondenzácia adolu, v dôsledku čoho vzniká diacetonalkohol.
Ketén sa z neho získava počas pyrolýzy. Pri reakcii s kyanovodíkom sa vytvorí anhydrín acetónkyanidu. Propanón je charakterizovaný substitúciou atómov vodíka za halogény pri zvýšenej teplote (alebo v prítomnosti katalyzátora).
Metódy získavania
V súčasnosti je väčšina kyslíka odvodená od propénu. Technický acetón (GOST 2768-84) musí mať určité fyzikálne a prevádzkové vlastnosti.
Kuménový proces pozostáva z troch etáp a zahŕňa výrobu acetónu z benzénu. Najskôr sa alkyláciou s propénom získa kumén, potom sa výsledný produkt oxiduje na hydroperoxid a rozdelí sa pôsobením kyseliny sírovej na acetón a fenol.
Okrem toho sa táto karbonylová zlúčenina vyrába katalytickou oxidáciou izopropanolu pri teplote asi 600 stupňov Celzia. Ako urýchľovače procesu pôsobia kovové striebro, meď, platina a nikel.
Spomedzi klasických technológií na výrobu acetónu je zvlášť zaujímavá reakcia priamej oxidácie propénu. Tento proces sa uskutočňuje pri zvýšenom tlaku a prítomnosti dvojmocného chloridu paládnatého ako katalyzátora.
Acetón môžete získať aj fermentáciou škrobu pod vplyvom baktérií Clostridium acetobutylicum. Okrem ketónu bude medzi reakčnými produktmi prítomný butanol. Medzi nevýhody tejto možnosti výroby acetónu zaznamenávame nevýznamný percentuálny výťažok.
Záver
Propanón je typická karbonylová zlúčenina. Spotrebitelia ho poznajú ako rozpúšťadlo a odmasťovač. Je nenahraditeľný pri výrobe lakov, liekov, výbušnín. Je to acetón, ktorý je súčasťou lepidla na film, je prostriedkom na čistenie povrchov z polyuretánovej peny a superlepidla, prostriedkom na umývanie vstrekovacích motorov a spôsobom na zvýšenie oktánového čísla paliva atď.
n16.doc
Kapitola 7... TLAK PÁRY, FÁZOVÉ TEPLOTYPRECHODY, POVRCHOVÉ NAPÄTIE
Informácie o tlaku pár čistých kvapalín a roztokov, ich teplotách varu a tuhnutia (topenia), ako aj povrchovom napätí sú potrebné na výpočet rôznych technologické procesy: odparovanie a kondenzácia, odparovanie a sušenie, destilácia a rektifikácia atď.
7.1. Tlak vodnej pary
Jedna z najjednoduchších rovníc na určenie tlaku nasýtených pár čistej kvapaliny ako funkcie teploty 
je Antoinova rovnica:
, (7.1)
Kde ALE, IN, S- stála, charakteristická pre jednotlivé látky. Hodnoty konštánt pre niektoré látky sú uvedené v tabuľke. 7.1.
Ak sú známe dva body varu pri zodpovedajúcich tlakoch, potom s S= 230, môžete definovať konštanty ALE a IN spoločným riešením nasledujúcich rovníc:
; (7.2)
. (7.3)
Rovnica (7.1) je v dobrom súlade s experimentálnymi údajmi v širokom rozmedzí teplôt medzi bodom topenia a 
= 0,85 (t.j. 
= 0,85). Táto rovnica je najpresnejšia, keď je možné vypočítať všetky tri konštanty na základe experimentálnych údajov. Presnosť výpočtu podľa rovníc (7.2) a (7.3) sa významne znižuje už pri 
K 250 K, a pre vysoko polárne zlúčeniny 0,65.
Zmenu tlaku pár látky v závislosti od teploty je možné určiť porovnávacou metódou (podľa pravidla linearity) na základe známych tlakov referenčnej kvapaliny. Ak sú známe dve teploty kvapalnej látky pri zodpovedajúcich tlakoch nasýtených pár, možno použiť rovnicu
, (7.4)
Kde 
a 
- tlak nasýtených pár dvoch kvapalín ALE a IN pri rovnakej teplote 
; 
a 
- tlak nasýtených pár týchto kvapalín pri teplote 
; S- stály.
Tabuľka 7.1. Tlak pár niektorých látok v závislosti od
od teploty
V tabuľke sú uvedené hodnoty konštánt ALE, IN a S Antoinove rovnice :, kde je tlak nasýtených pár, mm Hg. (1 mm Hg = 133,3 Pa); T- teplota, K.
| Názov látky | Teplotný rozsah, о С | ALE | IN | S |
||
| od | predtým |
|||||
| Dusík | N 2 | –221 | –210,1 | 7,65894 | 359,093 | 0 |
| Oxid dusičitý | N 2 O 4 (NO 2) | –71,7 | –11,2 | 12,65 | 2750 | 0 |
| –11,2 | 103 | 8,82 | 1746 | 0 |
||
| Oxid dusnatý | Č | –200 | –161 | 10,048 | 851,8 | 0 |
| –164 | –148 | 8,440 | 681,1 | 0 |
||
| Akrylamid | C 3 H 5 ZAPNUTÉ | 7 | 77 | 12,34 | 4321 | 0 |
| 77 | 137 | 9,341 | 3250 | 0 |
||
| Akroleín | C3H40 | –3 | 140 | 7,655 | 1558 | 0 |
| Amoniak | NH3 | –97 | –78 | 10,0059 | 1630,7 | 0 |
| Anilín | C6H5NH2 | 15 | 90 | 7,63851 | 1913,8 | –53,15 |
| 90 | 250 | 7,24179 | 1675,3 | –73,15 |
||
| Argón | Ar | –208 | –189,4 | 7,5344 | 403,91 | 0 |
| –189,2 | –183 | 6,9605 | 356,52 | 0 |
||
| Acetylén | C 2 H 2 | –180 | –81,8 | 8,7371 | 1084,9 | –4,3 |
| –81,8 | 35,3 | 7,5716 | 925,59 | 9,9 |
||
| Acetón | C 3 H 6 O | –59,4 | 56,5 | 8,20 | 1750 | 0 |
| Benzén | C 6 H 6 | –20 | 5,5 | 6,48898 | 902,28 | –95,05 |
| 5,5 | 160 | 6,91210 | 1214,64 | –51,95 |
||
| Bróm | Br 2 | 8,6 | 110 | 7,175 | 1233 | –43,15 |
| Bromovodík | HBr | –99 | –87,5 | 8,306 | 1103 | 0 |
| –87,5 | –67 | 7,517 | 956,5 | 0 |
||
Pokračovanie tabuľky. 7.1
| Názov látky | Chemický vzorec | Teplotný rozsah, о С | ALE | IN | S |
|
| od | predtým |
|||||
| 1,3-butadién | C 4 H 6 | –66 | 46 | 6,85941 | 935,53 | –33,6 |
| 46 | 152 | 7,2971 | 1202,54 | 4,65 |
||
| n-Butan | C 4 H 10 | –60 | 45 | 6,83029 | 945,9 | –33,15 |
| 45 | 152 | 7,39949 | 1299 | 15,95 |
||
| Butylalkohol | C4H10O | 75 | 117,5 | 9,136 | 2443 | 0 |
| Vinylacetát | CH3COOCH = CH2 | 0 | 72,5 | 8,091 | 1797,44 | 0 |
| Vinylchlorid | CH2 = CHCI | –100 | 20 | 6,49712 | 783,4 | –43,15 |
| –52,3 | 100 | 6,9459 | 926,215 | –31,55 |
||
| 50 | 156,5 | 10,7175 | 4927,2 | 378,85 |
||
| Voda | H20 | 0 | 100 | 8,07353 | 1733,3 | –39,31 |
| Hexán | C 6 H 1 4 | –60 | 110 | 6,87776 | 1171,53 | –48,78 |
| 110 | 234,7 | 7,31938 | 1483,1 | –7,25 |
||
| Heptán | C 7 H 1 6 | –60 | 130 | 6,90027 | 1266,87 | –56,39 |
| 130 | 267 | 7,3270 | 1581,7 | –15,55 |
||
| dekan | C 10 H 22 | 25 | 75 | 7,33883 | 1719,86 | –59,35 |
| 75 | 210 | 6,95367 | 1501,27 | –78,67 |
||
| Diizopropyl éter | C6H140 | 8 | 90 | 7,821 | 1791,2 | 0 |
| N, N-dimetylacetamid | C 4 H 9 ZAPNUTÉ | 0 | 44 | 7,71813 | 1745,8 | –38,15 |
| 44 | 170 | 7,1603 | 1447,7 | –63,15 |
||
| 1,4-dioxán | C4H8O2 | 10 | 105 | 7,8642 | 1866,7 | 0 |
| 1,1-dichlóretán | C2H4CI2 | 0 | 30 | 7,909 | 1656 | 0 |
| 1,2-dichlóretán | C2H4CI2 | 6 | 161 | 7,18431 | 1358,5 | –41,15 |
| 161 | 288 | 7,6284 | 1730 | 9,85 |
||
| Dietyléter | (C2H5) 20 | –74 | 35 | 8,15 | 1619 | 0 |
| Kyselina izobutánová | C4H8O2 | 30 | 155 | 8,819 | 2533 | 0 |
| Isoprén | C 5 H 8 | –50 | 84 | 6,90334 | 1081,0 | –38,48 |
| 84 | 202 | 7,33735 | 1374,92 | 2,19 |
||
| Izopropylalkohol | C 3 H 8 O | –26,1 | 82,5 | 9,43 | 2325 | 0 |
| Jodovodík | AHOJ | –50 | –34 | 7,630 | 1127 | 0 |
| Krypton | Kr | –207 | –158 | 7,330 | 7103 | 0 |
| Xenón | Heh | –189 | –111 | 8,00 | 841,7 | 0 |
| n-Xylén | C 8 H 10 | 25 | 45 | 7,32611 | 1635,74 | –41,75 |
| 45 | 190 | 6,99052 | 1453,43 | –57,84 |
||
| O-Xylén | C 8 H 10 | 25 | 50 | 7,35638 | 1671,8 | –42,15 |
| 50 | 200 | 6,99891 | 1474,68 | –59,46 |
||
Pokračovanie tabuľky. 7.1
| Názov látky | Chemický vzorec | Teplotný rozsah, о С | ALE | IN | S |
|
| od | predtým |
|||||
| Kyselina maslová | C4H8O2 | 80 | 165 | 9,010 | 2669 | 0 |
| Metán | CH 4 | –161 | –118 | 6,81554 | 437,08 | –0,49 |
| –118 | –82,1 | 7,31603 | 600,17 | 25,27 |
||
| Metylénchlorid (dichlórmetán) | CH2CI2 | –28 | 121 | 7,07138 | 1134,6 | –42,15 |
| 127 | 237 | 7,50819 | 1462,59 | 5,45 |
||
| Metylalkohol | CH 4 O | 7 | 153 | 8,349 | 1835 | 0 |
| -metylstyrén | C 9 H 10 | 15 | 70 | 7,26679 | 1680,13 | –53,55 |
| 70 | 220 | 6,92366 | 1486,88 | –71,15 |
||
| Metylchlorid | CH3CI | –80 | 40 | 6,99445 | 902,45 | –29,55 |
| 40 | 143,1 | 7,81148 | 1433,6 | 44,35 |
||
| Metyletylketón | C4H8O | –15 | 85 | 7,764 | 1725,0 | 0 |
| Kyselina mravčia | CH202 | –5 | 8,2 | 12,486 | 3160 | 0 |
| 8,2 | 110 | 7,884 | 1860 | 0 |
||
| Neón | Ne | –268 | –253 | 7,0424 | 111,76 | 0 |
| Nitrobenzén | C6H5O2N | 15 | 108 | 7,55755 | 2026 | –48,15 |
| 108 | 300 | 7,08283 | 1722,2 | –74,15 |
||
| Nitrometán | CH3O2N | 55 | 136 | 7,28050 | 1446,19 | –45,63 |
| Oktán | C 8 H 18 | 15 | 40 | 7,47176 | 1641,52 | –38,65 |
| 40 | 155 | 6,92377 | 1355,23 | –63,63 |
||
| Pentán | C 5 H 12 | –30 | 120 | 6,87372 | 1075,82 | –39,79 |
| 120 | 196,6 | 7,47480 | 1520,66 | 23,94 |
||
| Propán | C 3 H 8 | –130 | 5 | 6,82973 | 813,2 | –25,15 |
| 5 | 96,8 | 7,67290 | 1096,9 | 47,39 |
||
| Propylén (propén) | C 3 H 6 | –47,7 | 0,0 | 6,64808 | 712,19 | –36,35 |
| 0,0 | 91,4 | 7,57958 | 1220,33 | 36,65 |
||
| Propylénoxid | C 3 H 6 O | –74 | 35 | 6,96997 | 1065,27 | –46,87 |
| Propylénglykol | C 3 H 8 O 2 | 80 | 130 | 9,5157 | 3039,0 | 0 |
| Propylalkohol | C 3 H 8 O | –45 | –10 | 9,5180 | 2469,1 | 0 |
| Kyselina propiónová | C 3 H 6 O 2 | 20 | 140 | 8,715 | 2410 | 0 |
| Sírovodík | H 2 S | –110 | –83 | 7,880 | 1080,6 | 0 |
| Sírouhlík | CS 2 | –74 | 46 | 7,66 | 1522 | 0 |
| Oxid siričitý | SO 2 | –112 | –75,5 | 10,45 | 1850 | 0 |
| Oxid siričitý () | SO 3 | –58 | 17 | 11,44 | 2680 | 0 |
| Oxid siričitý () | SO 3 | –52,5 | 13,9 | 11,96 | 2860 | 0 |
| Tetrachlóretylén | C2CI4 | 34 | 187 | 7,02003 | 1415,5 | –52,15 |
Koniec tabuľky. 7.1
| Názov látky | Chemický vzorec | Teplotný rozsah, о С | ALE | IN | S |
|
| od | predtým |
|||||
| Tiofenol | C 6 H 6 S | 25 | 70 | 7,11854 | 1657,1 | –49,15 |
| 70 | 205 | 6,78419 | 1466,5 | –66,15 |
||
| Toluén | C6H5CH3 | 20 | 200 | 6,95334 | 1343,94 | –53,77 |
| Trichlóretylén | C2 HCl3 | 7 | 155 | 7,02808 | 1315,0 | –43,15 |
| Oxid uhličitý | CO 2 | –35 | –56,7 | 9,9082 | 1367,3 | 0 |
| Oxid uhličitý | CO | –218 | –211,7 | 8,3509 | 424,94 | 0 |
| Octová kyselina | C2H4O2 | 16,4 | 118 | 7,55716 | 1642,5 | –39,76 |
| Anhydrid kyseliny octovej | C 4 H 6 O 3 | 2 | 139 | 7,12165 | 1427,77 | –75,11 |
| Fenol | C6H60 | 0 | 40 | 11,5638 | 3586,36 | 0 |
| 41 | 93 | 7,86819 | 2011,4 | –51,15 |
||
| Fluór | F 2 | –221,3 | –186,9 | 8,23 | 430,1 | 0 |
| Chlór | Cl 2 | –154 | –103 | 9,950 | 1530 | 0 |
| Chlórbenzén | C6H5CI | 0 | 40 | 7,49823 | 1654 | –40,85 |
| 40 | 200 | 6,94504 | 1413,12 | –57,15 |
||
| Chlorovodík | HCl | –158 | –110 | 8,4430 | 1023,1 | 0 |
| Chloroform | CHCI3 | –15 | 135 | 6,90328 | 1163,0 | –46,15 |
| 135 | 263 | 7,3362 | 1458,0 | 2,85 |
||
| Cyklohexán | C 6 H 12 | –20 | 142 | 6,84498 | 1203,5 | –50,29 |
| 142 | 281 | 7,32217 | 1577,4 | 2,65 |
||
| Tetrachlorid uhlík | CCl 4 | –15 | 138 | 6,93390 | 1242,4 | –43,15 |
| 138 | 283 | 7,3703 | 1584 | 3,85 |
||
| Ethane | C 2 H 6 | –142 | –44 | 6,80266 | 636,4 | –17,15 |
| –44 | 32,3 | 7,6729 | 1096,9 | 47,39 |
||
| Etylbenzén | C 8 H 10 | 20 | 45 | 7,32525 | 1628,0 | –42,45 |
| 45 | 190 | 6,95719 | 1424,26 | –59,94 |
||
| Etylén | C 2 H 4 | –103,7 | –70 | 6,87477 | 624,24 | –13,14 |
| –70 | 9,5 | 7,2058 | 768,26 | 9,28 |
||
| Etylénoxid | C2H40 | –91 | 10,5 | 7,2610 | 1115,10 | –29,01 |
| Etylénglykol | C 2 H 6 O 2 | 25 | 90 | 8,863 | 2694,7 | 0 |
| 90 | 130 | 9,7423 | 3193,6 | 0 |
||
| Etanol | C2H60 | –20 | 120 | 6,2660 | 2196,5 | 0 |
| Etylchlorid | C2H5CI | –50 | 70 | 6,94914 | 1012,77 | –36,48 |
Pri stanovení podľa pravidla linearity tlaku nasýtených pár vo vode rozpustných látok sa ako referenčná kvapalina používa voda, v prípade organických zlúčenín nerozpustných vo vode sa zvyčajne používa hexán. Hodnoty tlaku nasýtených pár vo vode v závislosti od teploty sú uvedené v tabuľke. A.11. Závislosť tlaku nasýtených pár od teploty hexánu je znázornená na obr. 7.1.
Ryža. 7.1. Závislosť tlaku nasýtených pár hexánu na teplote
(1 mm Hg = 133,3 Pa)
Na základe vzťahu (7.4) sa zostrojí nomogram na stanovenie tlaku nasýtených pár ako funkcie teploty (pozri obr. 7.2 a tabuľku 7.2).
Tlak nasýtených pár rozpúšťadla vyššie uvedených roztokov je nižší ako tlak čistých pár. Okrem toho je pokles tlaku pár väčší, tým vyššia je koncentrácia rozpustenej látky v roztoku.
Allen
6
1,2-dichlóretán
26
Propylén
4
Amoniak
49
Dietyléter
15
Propionálny
56
Anilín
40
Isoprén
14
kyselina
Acetylén
2
Jodobenzén
39
Ortuť
61
Acetón
51
m-Krezol
44
Tetralín
42
Benzén
24
O-Krezol
41
Toluén
30
Brómbenzén
35
m-Xylén
34
Octová kyselina
55
Etylbromid
18
izo-Olej
57
Fluórbenzén
27
-brómnaftalén
46
kyselina
Chlórbenzén
33
1,3-butadién
10
Metylamín
50
Vinylchlorid
8
Bután
11
Metylmonosilán
3
Metylchlorid
7
-butylén
9
Metylalkohol
52
Chlorid
19
-butylén
12
Metylformiát
16
metylén
Butylénglykol
58
Naftalén
43
Etylchlorid
13
Voda
54
-naftol
47
Chloroform
21
Hexán
22
-naftol
48
Tetrachlorid
23
Heptán
28
Nitrobenzén
37
uhlík
Glycerol
60
Oktán
31*
Ethane
1
Decalin
38
32*
Etylacetát
25
dekan
36
Pentán
17
Etylénglykol
59
Dioxan
29
Propán
5
Etanol
53
Difenyl
45
Etylformiát
20
V praxi sa široko používa množstvo riešení, ktoré pozostávajú z dvoch alebo viacerých navzájom dobre rozpustných kvapalín. Najjednoduchšie sú zmesi (roztoky) pozostávajúce z dvoch kvapalín - binárnych zmesí. Vzory nájdené pre takéto zmesi sa môžu použiť pre zložitejšie. Tieto binárne zmesi zahŕňajú: benzén-toluén, alkohol-éter, acetón-voda, alkohol-voda atď. V tomto prípade sú obe zložky obsiahnuté v plynnej fáze. Tlak nasýtených pár zmesi bude pozostávať z parciálnych tlakov zložiek. Pretože prechod rozpúšťadla zo zmesi do stavu pary, vyjadrený jeho parciálnym tlakom, je tým významnejší, čím väčší je obsah jeho molekúl v roztoku, Raoul zistil, že „parciálny tlak nasýtených pár rozpúšťadla v roztoku sa rovná súčinu produktu tlaku nasýtených pár nad čistým rozpúšťadlom pri rovnakej teplote na jeho molárnu frakciu v roztoku ":
kde 
- tlak nasýtených pár rozpúšťadla v zmesi; 
je tlak nasýtených pár nad čistým rozpúšťadlom; N je molárny zlomok rozpúšťadla v zmesi.
Rovnica (8.6) je matematickým vyjadrením Raoultovho zákona. Na opísanie správania prchavej látky (druhej zložky binárneho systému) sa používa rovnaký výraz:
.
(8.7)
Celkový tlak nasýtených pár v roztoku bude (Daltonov zákon):
Závislosť parciálneho a celkového tlaku pár zmesi od jej zloženia ukazuje obr. 8.3, kde je tlak nasýtených pár vynesený na súradnici a zloženie roztoku v molárnych frakciách je vynesené na úsečku. V tomto prípade pozdĺž úsečky obsah jednej látky (A) klesá zľava doprava z 1,0 na 0 molárnych frakcií a obsah druhej zložky (B) sa súčasne zvyšuje z 0 na 1,0 v rovnakom smere. Pre každú konkrétnu kompozíciu sa celkový tlak nasýtených pár rovná súčtu parciálnych tlakov. Celkový tlak zmesi sa líši od tlaku nasýtených pár jednej jednotlivej kvapaliny 
na tlak nasýtených pár druhej čistej kvapaliny 
.
Na hodnotenie nebezpečenstva požiaru kvapalných zmesí sa často používajú Raoultove a Daltonove zákony.
Zloženie zmesi, molové frakcie
Ryža. 8.3 Zloženie roztoku - diagram tlaku nasýtených pár
Zloženie plynnej fázy sa obvykle nezhoduje so zložením kvapalnej fázy a plynná fáza je obohatená o prchavejšiu zložku. Tento rozdiel je možné znázorniť aj graficky (graf vyzerá podobne ako graf na obr. 8.4, iba súradnicová os nie je teplota, ale tlak).
V diagramoch znázorňujúcich závislosť bodov varu od zloženia (diagram č zloženie - bod varu ryža. 8.4), je zvyčajne obvyklé zostrojiť dve krivky, z ktorých jedna spája tieto teploty so zložením kvapalnej fázy a druhá so zložením pary. Dolná krivka sa vzťahuje na kvapalné zloženie (kvapalinová krivka) a horná krivka na zloženie pár (parná krivka).
Pole uzavreté medzi dvoma krivkami zodpovedá dvojfázovému systému. Ktorýkoľvek bod umiestnený v tomto poli zodpovedá rovnováhe dvoch fáz - roztoku a nasýtenej pary. Zloženie rovnovážnych fáz je určené súradnicami bodov ležiacich na priesečníku izotermy prechádzajúcej cez krivky a týmto bodom.
Pri teplote ti (pri danom tlaku) bude vrieť tekutý roztok zloženia x 1 (bod a 1 na krivke kvapaliny), para v rovnováhe s týmto roztokom má zloženie x 2 (bod b 1 na pare) krivka).
Tých. kvapalina zloženia x 1 bude zodpovedať pare zloženia x 2.
Na základe výrazov: 
,
,
,
,
vzťah medzi zložením kvapalnej a plynnej fázy možno vyjadriť pomerom:
.
(8.9)
Ryža. 8.4. Schéma zloženia - bod varu binárnych zmesí.
Skutočný tlak nasýtených pár jednotlivej kvapaliny pri danej teplote je charakteristickou hodnotou. Prakticky neexistujú kvapaliny, ktoré by mali pri rovnakej teplote rovnaký tlak nasýtených pár. preto 
vždy viac-menej 
... Ak 
>
potom 
>
, t.j. zloženie parnej fázy je obohatené o zložku A. Štúdium roztokov, D.P. Konovalov (1881) uskutočnil zovšeobecnenie, ktoré dostalo meno prvého Konovalovovho zákona.
V binárnom systéme je para v porovnaní s kvapalinou v rovnováhe s ňou relatívne bohatšia na zložky, ktorých pridaním do systému sa zvyšuje celkový tlak pár, t. znižuje teplotu varu zmesi pri danom tlaku.
Prvý Konovalovov zákon je teoretickým základom pre separáciu kvapalných roztokov na počiatočné zložky frakčnou destiláciou. Napríklad systém charakterizovaný bodom K pozostáva z dvoch rovnovážnych fáz, ktorých zloženie je určené bodmi a a b: bod a charakterizuje zloženie nasýtených pár, bod b - zloženie roztoku.
Podľa grafu je možné porovnať zloženie plynnej a kvapalnej fázy pre akýkoľvek bod uzavretý v rovine medzi krivkami.
Skutočné riešenia... Raoultov zákon neplatí pre skutočné riešenia. Od Raoultovho zákona existujú dva typy odchýlok:
parciálny tlak roztokov je väčší ako tlaky alebo prchavosť pár ideálnych roztokov. Celkový tlak pár je vyšší ako aditívna hodnota. Takéto odchýlky sa nazývajú pozitívne napríklad pre zmesi (obr. 8.5 a, b) CH3COCH3-C2H5OH, CH3COCH3-CS2, C6H6 - CH3COCH3, H2 O-CH3OH, C2H5OH-CH30CH3, CCI4-C6H6 a ďalšie;
b
Ryža. 8.5. Závislosť celkového a parciálneho tlaku pár na zložení:
a - pre zmesi s pozitívnou odchýlkou od Raoultovho zákona;
b - pre zmesi so zápornou odchýlkou od Raoultovho zákona.
parciálny tlak roztokov je menší ako tlaky pár ideálnych roztokov. Celkový tlak pár je menší ako aditívna hodnota. Takéto odchýlky sa nazývajú negatívne. Napríklad pre zmes: H20-HNO3; H20-HCl; CHCI3 - (CH3) 2CO; CHCI3-C6H6 atď.
Pozitívne odchýlky sa pozorujú v roztokoch, v ktorých odlišné molekuly interagujú s menšou silou ako homogénne.
To uľahčuje prechod molekúl z roztoku do plynnej fázy. Roztoky s pozitívnou odchýlkou sa tvoria s absorpciou tepla, t.j. teplo zmiešania čistých zložiek bude pozitívne, dôjde k zvýšeniu objemu, zníženiu asociácie.
Negatívne odchýlky od Raoultovho zákona vznikajú v roztokoch, v ktorých sa zvyšuje interakcia odlišných molekúl, solvatácia, tvorba vodíkových väzieb a tvorba chemických zlúčenín. To komplikuje prechod molekúl z roztoku do plynnej fázy.
SPÔSOB VÝPOČTU PARAMETROV ODPAROVANIA NEHREVENÝCH HORĽAVÝCH KVAPALÍN A SKVAPALNENÝCH uhľovodíkových plynov
I. 1 Rýchlosť odparovania Ž, kg / (s · m 2), stanovené referenčnými a experimentálnymi údajmi. Pre horľavé kvapaliny, ktoré sa nezohrievajú nad teplotu okolia, je vzhľadom na nedostatok údajov možné vypočítať Ž podľa vzorca 1)
Š = 10 - 6 hodín, n (I.1)
kde h - koeficient stanovený podľa tabuľky I.1 v závislosti od rýchlosti a teploty prúdenia vzduchu cez odparovaciu plochu;
M je molárna hmotnosť, g / mol;
p n - tlak nasýtenej pary pri návrhová teplota kvapalina t p, určená referenčnými údajmi, kPa.
Tabuľka I.1
| Prietok vzduchu v interiéroch, m / s | Hodnota koeficientu h pri teplote t, ° С, vzduchu v miestnosti | ||||
| 10 | 15 | 20 | 30 | 35 | |
| 0,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| 0,1 | 3,0 | 2,6 | 2,4 | 1,8 | 1,6 |
| 0,2 | 4,6 | 3,8 | 3,5 | 2,4 | 2,3 |
| 0,5 | 6,6 | 5,7 | 5,4 | 3,6 | 3,2 |
| 1,0 | 10,0 | 8,7 | 7,7 | 5,6 | 4,6 |
I.2 Pre skvapalnené uhľovodíkové plyny (LPG) je pri absencii údajov možné vypočítať špecifickú hmotnosť odpareného LPG m LPG, kg / m 2, podľa vzorca 1)
, (A 2)
1) Vzorec je použiteľný pri podkladovej povrchovej teplote od mínus 50 do plus 40 ° C.
kde M - molárna hmotnosť LPG, kg / mol;
L isp - molárne teplo odparovania LPG pri počiatočnej teplote LPG Tw, J / mol;
T 0 - počiatočná teplota materiálu, na ktorého povrch sa nalieva LPG, zodpovedajúca návrhovej teplote t p, K;
T w - počiatočná teplota LPG, K;
l tv - koeficient tepelnej vodivosti materiálu, na ktorého povrch sa naleje LPG, W / (m · K);
a - efektívny koeficient tepelnej difuzivity materiálu, na ktorého povrch sa nalieva LPG, rovný 8,4 · 10 -8 m 2 / s;
t - aktuálny čas, s, ktorý sa rovná času úplného odparenia LPG, ale nie viac ako 3 600 s;
Reynoldsovo číslo (n - rýchlosť prúdenia vzduchu, m / s; d - charakteristická veľkosť prielivu LPG, m;
u kinematická viskozita vzduchu pri návrhovej teplote t p, m 2 / s);
l - koeficient tepelnej vodivosti vzduchu pri návrhovej teplote t p, W / (m · K).
Príklady - Výpočet parametrov odparovania horľavých nevykurovaných kvapalín a skvapalnených ropných plynov
1 Stanovte hmotnosť par acetónu vstupujúcich do objemu miestnosti v dôsledku núdzového odtlakovania prístroja.
Výpočtové údaje
V miestnosti s podlahovou plochou 50 m 2 je nainštalované zariadenie s acetónom s maximálnym objemom V ap = 3 m 3. Acetón vstupuje do prístroja gravitáciou cez potrubie s priemerom d= 0,05 ms prietokom q, rovná sa 2,10 -3 m 3 / s. Dĺžka úseku tlakového potrubia od nádrže po manuálny ventil l 1 = 2 m. dĺžka úseku výstupného potrubia s priemerom d = 0,05 m od nádrže k ručnému ventilu L 2 sa rovná 1 m. Rýchlosť prúdenia vzduchu v miestnosti s všeobecným vetraním sa rovná 0,2 m / s. Teplota vzduchu v miestnosti je t p = 20 ° C. Hustota r acetónu pri tejto teplote je 792 kg / m 3. Tlak nasýtených pár acetónu p a pri t je 24,54 kPa.
Objem acetónu uvoľneného z tlakového potrubia, V n.t., je
kde t je odhadovaný čas odstavenia potrubia rovný 300 s (s manuálnym vypnutím).
Objem acetónu vypúšťaného z výstupného potrubia V. od je
Objem acetónu vstupujúci do miestnosti
V a = V ap + V n.t + V z = 3 + 6,04 · 10 -1 + 1,96 · 10 -3 = 6 600 m 3.
Vychádzajúc zo skutočnosti, že na 1 m 2 podlahovej plochy sa naleje 1 liter acetónu, vypočítaná odparovacia plocha S p = 3 600 m 2 acetónu presiahne podlahovú plochu miestnosti. V dôsledku toho sa podlahová plocha miestnosti rovná 50 m2 považuje za plochu odparovania acetónu.
Rýchlosť odparovania je:
W isp = 10-6 3,5 3,5 24,54 = 0,655 10 -3 kg / (s. M).
Hmotnosť pár acetónu generovaných počas núdzového odtlakovania prístroja T, kg sa bude rovnať
t = 0,655 · 10 -3 · 50 · 3600 = 117,9 kg.
2 Stanovte hmotnosť plynného etylénu vytvoreného počas odparovania úniku skvapalneného etylénu za podmienok núdzového odtlakovania nádrže.
Výpočtové údaje
Izotermická nádrž na skvapalnený etylén s objemom V ire = 10 000 m 3 je inštalovaná do betónového násypu s voľnou plochou S rev = 5184 m 2 a výškou príruby H rev = 2,2 m. Stupeň naplnenia nádrže je a = 0,95.
Vstup do potrubia na dodávku skvapalneného etylénu do nádrže je vyrobený zhora a výstup z výtlačného potrubia je spodný.
Priemer výstupného potrubia d TP = 0,25 m. Dĺžka úseku potrubia od nádrže k automatickému ventilu, ktorej pravdepodobnosť poruchy presahuje 10 -6 ročne a redundancia jej prvkov nie je zabezpečená, L = 1 m. Maximálna spotreba skvapalneného etylénu v režime dodania G kvapalina e = 3,1944 kg / s. Hustota skvapalneného etylénu r.e. pri prevádzkovej teplote T ekv= 169,5 K sa rovná 568 kg / m 3. Hustota plynného etylénu r g e pri T ekv sa rovná 2,0204 kg / m 3. Molárna hmota skvapalnený etylén M dobre = 28,10 -3 kg / mol. Molárne teplo odparovania skvapalneného etylénu L andcn pri T eq je 1,344,104 J / mol. Teplota betónu sa rovná maximálnej možnej teplote vzduchu v príslušnom klimatickom pásme T b = 309 K. Súčiniteľ tepelnej vodivosti betónu l b = 1,5 W / (m · K). Betónová tepelná difuzivita ale= 8,4 · 10 -8 m2 / s. Minimálna rýchlosť prúdenia vzduchu u min = 0 m / s a maximálna pre danú rýchlosť klimatické pásmo u max = 5 m / s. Kinematická viskozita vzduchu n pri projektovanej teplote vzduchu pre dané klimatické pásmo t p = 36 ° C je 1,64 · 10 -5 m 2 / s. Koeficient tepelnej vodivosti vzduchu l in pri t p je 2,74 · 10 -2 W / (m · K).
Keď sa izotermická nádrž zničí, objem skvapalneného etylénu bude
Voľný objem násypu V. o = 5184 2,2 = 11404,8 m 3.
Z dôvodu, že V. dobre< V об примем за площадь испарения S исп свободную площадь обвалования S об, равную 5184 м 2 .
Potom sa podľa vzorca (I.2) vypočíta hmotnosť odpareného etylénu m, tj. Z oblasti prielivu pri rýchlosti prúdenia vzduchu u = 5 m / s.
Hmotnosť m, tj. Pri u = 0 m / s bude 528039 kg.
Tabuľka ukazuje termofyzikálne vlastnosti benzénových pár C6H6 pri atmosferický tlak.
Uvádzané sú hodnoty nasledujúcich vlastností: hustota, tepelná kapacita, koeficient tepelnej vodivosti, dynamická a kinematická viskozita, tepelná difuzivita, Prandtlovo číslo v závislosti od teploty. Vlastnosti sú uvedené v teplotnom rozmedzí od.
Tabuľka ukazuje, že hodnoty hustoty a Prandtlovho čísla klesajú so zvyšujúcou sa teplotou plynného benzénu. Špecifické teplo, tepelná vodivosť, viskozita a tepelná difuzivita zvyšujú svoje hodnoty pri zahrievaní benzénových pár.
Je potrebné poznamenať, že hustota pár benzénu pri teplote 300 K (27 ° C) je 3,04 kg / m 3, čo je oveľa nižšia ako hustota kvapalného benzénu (pozri).
Poznámka: Buďte opatrní! Tepelná vodivosť v tabuľke je uvedená v sile 10 3 Nezabudnite vydeliť číslom 1000.
Tepelná vodivosť benzénových pár
V tabuľke sú uvedené hodnoty tepelnej vodivosti pár benzénu pri atmosférickom tlaku v závislosti od teploty v rozmedzí od 325 do 450 K.
Poznámka: Buďte opatrní! Tepelná vodivosť v tabuľke je uvedená v sile 10 4. Nezabudnite vydeliť 10 000.
V tabuľke sú uvedené hodnoty tlaku nasýtených pár benzénu v teplotnom rozmedzí od 280 do 560 K. Je zrejmé, že pri zahrievaní benzénu sa tlak jeho nasýtených pár zvyšuje.
Zdroje:
1.
2.
3. Volkov AI, Zharskiy IM Veľká chemická príručka. - M: Sovietska škola, 2005. - 608 s.