Versuch: Wasserdampfdestillation

Transkript

1 Versuch: asserdafdestillation Die Molasse stellt für einen cheisch einheitlichen, niederolekularen toff eine charakteristische Kenngröße dar. Mit hysikalisch-cheischen Messethoden lässt sich die Molasse von gasförigen oder leicht verdafbaren ubstanzen (und von festen toffen, wenn sie sich gut lösen lassen) relativ einfach bestien. Verhalten sich die Koonenten einer Gashase ideal, so besteht ein einfacher Zusaenhang zwischen den Partialdrücken i der einzelnen Koonenten i und ihren Molassen M i : i i M i R T V (1) i bedeutet die Masse der Koonente i, R die Gaskonstante, T die therodynaische Teeratur und V das Voluen der Gashase. Die ufgabe dieses Versuchs besteht darin, die Molasse einer unbekannten flüssigen ubstanz it Hilfe einer asserdafdestillation, unter der nnahe idealen Verhaltens der ubstanz in der Gashase, zu bestien. Theorie zur asserdafdestillation Zwei nicht ischbare Flüssigkeiten und bilden zwei getrennte Phasen. Der resultierende Dafdruck dieses ystes ist gleich der ue der Dafdrücke und der reinen Flüssigkeiten: + ei vollständiger Nichtischbarkeit der Koonenten in der flüssigen Phase ist unabhängig von der Zusaensetzung der flüssigen Phase. Die iedeteeratur des Geisches T G liegt unterhalb der iedeteeraturen T und T der Flüssigkeiten und. bb. 1 zeigt die Dafdruckkurven eines ystes zweier nicht ischbarer Flüssigkeiten. 1

2 ußendruck P P + P P + P P P P P T G T T T bb. 1 Dafdruckkurven eines ystes zweier nicht ischbarer Flüssigkeiten Gilt für die Flüssigkeiten und in der Gashase das Gesetz für ideale Gase n(rt/v) und bedeuten und ihre Dafdrücke bei der iedeteeratur des Geisches T G, so gilt für ihr Verhältnis n n M M + (2) n n ˆ Zahl der Mole der Koonente in der Gashase ˆ Zahl der Mole der Koonente in der Gashase ˆ Masse der Koonente in der Gashase ˆ Masse der Koonente in der Gashase M ˆ Molasse der Koonente M ˆ Molasse der Koonente + ˆ ußendruck 2

3 Versuchsvorbereitung - Gesetz für ideale Gase - Zustandsgleichungen für reale Gase - Der kritische ereich - Mischungen idealer Gase - Mischungen realer Gase - Dafdruckkurven (Clausius-Claeyronsche Gleichung) Versuchsdurchführung bb.2 aratur zur Molassebestiung it der asserdafdestillation Die verwendete aratur (bb. 2) unterscheidet sich von einer üblichen asserdafdestillationsaaratur dadurch, dass der Kolben zusätzlich einen seitlichen ufsatz it einer Vigreux-Kolonne besitzt, an der sich das Flüssigkeits-Daf-Gleichgewicht besser 3

4 einstellen kann. Die iedeteeraturen werden it eine Theroeter it 1/10K-Einteilung geessen. Das Destillat wird in eine Messrohr aufgefangen. Man bestit zuerst den kalenwert Θ des Theroeters bei der iedeteeratur des reinen assers, wozu an nur den Kolben benutzt, der it eine Guistofen verschlossen wird. Die Teeratur uss während 10 Minuten raktisch konstant bleiben. Für die asserdafdestillation wird der entleerte Kolben it der Versuchssubstanz ( 150 c 3 ) und Kolben it asser gefüllt. Das asser in Kolben wird zu ieden gebracht, während Kolben it eine Heizilz (Heizstufe 1) erwärt wird, u das Erhitzen der Versuchssubstanz durch die Kondensationswäre des assers zu unterstützen. Man destilliert zunächst ungefähr 30 c 3 ab und fängt dann i Messrohr c 3 des Kondensats auf. Der kalenwert Θ G des Theroeters bei der iedeteeratur des Geisches uss während der Destillationszeit innerhalb 1/10 K konstant bleiben. Das Entischen der beiden Flüssigkeiten wird durch leichtes Klofen begünstigt, gegebenenfalls lässt an über Nacht stehen, bevor an das Voluenverhältnis der beiden Koonenten bestit. Eine leichte Trübung der flüssigen Phase beeinflusst das Messergebnis nicht. Die iedeteeratur T des reinen assers bei de geessenen ußendruck + entnit an der beigefügten Tabelle. Die iedeteeratur T G des Geisches erhält an, wenn an die Differenz Θ Θ - Θ G der beiden exerientell bestiten kalenwerte Θ und Θ G a Theroeter von T abzieht. uf eine Fadenkorrektur des Theroeters kann verzichtet werden. Den Dafdruck des assers bei der iedeteeratur T G des Geisches entnit an der beigefügten Dafdrucktabelle. U das Massenverhältnis / der beiden Dafkoonenten aus ihre Voluenverhältnis V /V i Kondensat bestien zu können, benötigt an noch die Dichten der Flüssigkeiten: V V ρ ρ Die Dichte ρ des assers entnit an der Dichtetabelle, die Dichte ρ der Versuchssubstanz wird it eine Pyknoeter bestit. us den obigen Daten lässt sich die Molasse M der Versuchsubstanz geäß (2) berechnen: M + M M bedeutet die Molasse des assers. nerkung: Die Versuchssubstanz ist it de cheidetrichter vo asser abzutrennen und zurückzugeben. 4

5 Literatur P.. TKIN Physikalische Cheie Verlag Cheie, einhei 1996 G. EDLER Lehrbuch der Physikalischen Cheie Verlag Cheie, einhei 1997 H.-D. FÖRTERLING, H. KUHN Praxis der Physikalischen Cheie Verlag Cheie, einhei 1991 L. ERGMNN, C. CHEFER Lehrbuch der Exerientalhysik, d. I ringer Verlag, erlin

6 Für diesen Versuch werden Cheikalien it folgenden R- und -ätzen ausgegeben. R 10 R 11 R 19 R 20 R 34 R 38 R 65 R 67 R 20/21 R 36/37/38 R 50/53 Entzündlich Leichtentzündlich Kann exlosionsfähige Peroxide bilden Gesundheitsschädlich bei Einaten Verursacht Verätzung Reizt die Haut Gesundheitsschädlich: Kann bei Verschlucken Lungenschäden verursachen. Däfe können chläfrigkeit und enoenheit verursachen. Gesundheitsschädlich bei Einaten und bei erührung it der Haut Reizt die ugen, die tungsorgane und die Haut ehr giftig für asserorganisen, kann in Gewässern längerfristig schädliche irkung haben /37/39 ehälter an eine gut gelüfteten Ort aufbewahren Von Zündquellen fernhalten - nicht rauchen erührung it den ugen vereiden ei erührung it den ugen sofort gründlich it asser sülen und rzt konsultieren ei erührung it der Haut sofort abwaschen it viel asser. Nicht in die Kanalisation gelangen lassen Maßnahen gegen elektrostatische ufladung treffen ei der rbeit geeignete chutzkleidung tragen Geeignete chutzhandschuhe tragen ei Unfall oder Unwohlsein sofort rzt hinzuziehen Dieser toff und sein ehälter sind als gefährlicher bfall zu entsorgen. Freisetzung in die Uwelt vereiden. esondere nweisung einholen/icherheitsdatenblatt zu Rate ziehen. ei Verschlucken kein Erbrechen herbeiführen. ofort ärztlichen Rat einholen und Verackung oder dieses Etikett vorzeigen. ei der rbeit geeignete chutzkleidung, chutzhandschuhe und chutzbrille/gesichtschutz tragen 6