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Comment calculer composition molaire distillation

Lorsque vous distiller un mélange de deux liquides, la vapeur au-dessus eux contient une plus grande proportion du liquide plus volatil que le mélange d'origine. Vous pouvez estimer avec précision combien plus il contiendra en combinant la loi de Raoult et de la loi de Dalton des pressions partielles. Cette approche ne vous donnera pas une solution exacte, parce que la loi de Raoult applique uniquement aux mélanges idéales. Comme la loi des gaz parfaits, cependant, la loi de Raoult donne une assez bonne approximation pour de nombreuses situations.

Instructions

  1. Notez la loi de Raoult, (P1) = (X1) (P1pure). Notez que P1 est la pression de vapeur de l'un des deux liquides dans le mélange, tandis que P1pure est la pression de vapeur, il aurait si elle était pure, et X1 est la fraction molaire (à savoir la fraction de molécules dans le mélange qui sont liquides 1 ).

  2. Notez la loi de Dalton des pressions partielles, totale Pression de vapeur = P1 + P2, où P1 et P2 sont les pressions de vapeur des deux liquides.

  3. Remplacer la loi de Raoult dans la loi de Dalton à la place de P1 et P2 pour obtenir ce qui suit:

    totale Pression de vapeur = X1 (P1 pur) + X2 (P2 pur)

  4. A noter que la fraction molaire de chaque liquide à la phase gazeuse est égale à sa pression de vapeur partielle divisée par la pression de vapeur totale. Vous pouvez écrire cette équation comme suit: X1 en phase P1 = pression de vapeur vapeur / total.




  5. Substituer l'équation pour la pression de vapeur totale que vous avez trouvé à l'étape 3 dans l'équation pour fraction molaire que vous avez trouvé à l'étape 4 pour obtenir ce qui suit:

    X1 dans la vapeur = P1 / (X1 (P1 pur) + X2 (P2 pur))

  6. Remplacer la définition de P1 pour P1 de la loi de la Raoult dans l'équation de l'étape 5 pour obtenir ce qui suit:

    X1 dans la vapeur = (X1 P1 pur) / (X1 (P1 pur) + X2 (P2 pur))

  7. Prenez les chiffres que vous donnés dans le cadre de votre question de devoirs et de les brancher sur l'équation que vous avez dérivée. Une fois que vous le faites, vous serez en mesure de calculer X1 dans la vapeur, la fraction molaire de la vapeur du gaz composé d'intérêt.

    Exemple: Supposons que vous avez un mélange d'éthanol et de méthanol à 25 degrés Celsius. La pression de vapeur de ces liquides à cette température si elles sont pures est de 58,9 Torr pour l'éthanol et le methanol pour 122,7 Torr. Sur un total de 3 moles de liquide, 2 sont l'éthanol et 1 est le méthanol. Supposons ceci est un mélange idéal, si la loi de Raoult applique. Quelle est la fraction molaire de méthanol dans la phase vapeur produite par ce mélange?



    Réponse: De ce qui précède, vous savez le mélange est 2/3 1/3 éthanol et méthanol, de sorte que vous avez à la fois des fractions molaires. Vous connaissez également les pressions de vapeur des deux composants si elles sont pures. Traiter méthanol comme liquide 1 et d'éthanol comme liquide 2, vous substituez ces chiffres pour les variables correspondantes dans l'équation de l'étape 6 pour obtenir ce qui suit:

    X1 dans la vapeur = (1/3 x 122,7 Torr) / (1/3 x 122,7 Torr + 2/3 x 58,9 Torr)

    X1 dans la vapeur = 40,9 / (40,9 + 39,27)

    X1 = 40,9 à vapeur / 80,17

    X1 = 0,51 à vapeur

    ce qui signifie que 0,51 de chaque 1 molaire de la vapeur est le méthanol.

Conseils Avertissements

  • Notez qu'il existe aussi des situations où la loi de Raoult ne donnera pas une assez bonne approximation. Cela est particulièrement vrai si vous faites affaire avec un azéotrope, un mélange qui ne peut pas être séparé par simple distillation.
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