酒精和水的共沸的原理
有些混合物的共沸温度低,因为总蒸气压最大,沸腾最易。乙醇的沸点是78.3℃,水的沸点是100℃,它们的混合物在78.13℃就沸腾。有些混合物的共沸温度高,因为总蒸气压最小,沸腾最难。例如纯硝酸的沸点是86℃,水的沸点是100℃,它们的混合物在120.5℃才沸腾。
共沸指处于平衡状态下,气相和液相组成完全相同时的混合溶液,对应的温度称为共沸温度或共沸点。
共沸物,是指两组分或多组分的液体混合物,在恒定压力下沸腾时,其组分与沸点均保持不变。
扩展资料
并非所有的二元液体混合物都可形成共沸物。这类混合物的温度--组分相图有着显著的特征,即其气相线(气液混合物和气态的交界)与液相线(液态和气液混合物的交界)有着共同的最高点或最低点。
如此点为最高点,则称为正共沸物;如此点为最低点,则称为负共沸物。大多数共沸物都是负共沸物,即有最低沸点。
任一共沸物都是针对某一特定外压而言。对于不同压力,其共沸组分和沸点都将有所不同。
实践证明,沸点相差大于30K的两个组分很难形成共沸物(如水与丙酮就不会形成共沸物)。
在共沸物达到其共沸点时,由于其沸腾所产生的气体部分之成分比例与液体部分完全相同,因此无法以蒸馏方法将溶液成份进行分离。也就是说,共沸物的两个组成物,无法用单纯的蒸馏或分馏的方式分离。
参考资料:百度百科-共沸
宏观上来讲是乙醇和水在一起时候,其蒸汽压大于乙醇的蒸汽压,对其加热,其中分子运动加快,逸出溶液的分子增多,蒸汽压会增大。当它们的总蒸汽压达到大气压的时候,就会沸腾,该沸点会低于仅仅水存在时候的沸点,此时两种物质都会蒸出,那么此时水和乙醇会形成共沸物。
微观上来讲就是分子间作用力。
有兴趣去看看
不负责任的话,答:压强
从负责人的角度,
用相率解释
自由度f,相数P,组分数C满足
f+P=C+2(压强不给定)
组分数C因为就是乙醇和水,两种组分,因此C=2
气液两相,因此P=2
所以,自由度f=2
也就是说,压强、温度、水与乙醇的比例,三者知道两个,第三个就不能动了。知道一个,另外两个还有此消彼长的余地。但这个就好像说不通了。难道我们谁不知道1个标准大气压下,水和乙醇共沸点78℃(记不太清了,可能更小点),95%乙醇水溶液吗?
但实际上,我们要是不追求共沸的话,似乎也就是那么回事。
压强、温度、水与乙醇,有两个自由度,三者知道两个,第三个就不能动,反正我不要求共沸么,相图那条线上我随便取一个点就可以了,不就是那么回事嘛……
一旦要求共沸,则又加了一个限制条件
混合物气—液两相组成相同!!!
这时的相率,依然能用上面的来表示,但是C不是那个值了。
C=S-R-R'
这时候,因为浓度限制条件R'比刚才多了一个(就是混合物气—液两相组成相同),所以C要比刚才减去1,这样就是单组份系统了。
由此,其余的值,相数两相不变,
f就只能为1.
温度、压强、比例,三者给一个,要想追求共沸,其余二者值就定了
所以给了压强,共沸物的沸点与两种液体比例,就定下来,谁也动不了了。
反之也一样,你要给出一个温度的话,压强与比例动不了了。
你要给出比例的话,压强与温度就动不了了。
——后续,你就联想吧,还能干什么,比如我就想在分离成99%的共沸物,是不是有一个合适的压强,我在这个压强来蒸,就能生成99%的共沸物??
呵呵,想去吧!
在78.4 °C~100°C之间,根据溶质和溶剂的不同,其沸点在范围内变化。
拓展资料:
乙醇是一种有机物,俗称酒精,化学式为CH3CH2OH(C2H6O或C2H5OH)或EtOH,是带有一个羟基的饱和一元醇,在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,它的水溶液具有酒香的气味,并略带刺激。有酒的气味和刺激的辛辣滋味,微甘。
乙醇液体密度是0.789g/cm(20C°) ,乙醇气体密度为1.59kg/m3,沸点是78.3℃,熔点是-114.1℃,易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物,能与水以任意比互溶。能与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶,相对密度(d15.56)0.816。
乙醇的用途很广,可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%-75%的乙醇作消毒剂等,在国防工业、医疗卫生、有机合成、食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。
乙醇与甲醚互为同分异构体。
在78.4 °C~100°C之间,根据溶质和溶剂的不同,其沸点在范围内变化。
沸点是液体沸腾时候的温度,也就是液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。沸点指纯净物在1个标准大气压下沸腾时的温度。不同液体的沸点是不同的。沸点随外界压力变化而改变,压力低,沸点也低。
扩展资料:
在相同的大气压下,不同种类液体的沸点亦不相同。这是因为饱和汽压和液体种类有关。在一定的温度下,各种液体的饱和汽压亦一定。
水壶烧水的时候,壶壁或者壶底会出现一些小气泡,小气泡与周围的液体进行汽化反应,以它为中心,会发生沸腾现象,我们把这些气泡也可以称之为汽化核。水在对流传热中的沸点是100℃,但如果拿进微波炉加热温度会远远大于100℃而水还没蒸发。
由于用微波炉加热的水中,缺少沸腾的第二个条件,气化核,容易达到甚至超过沸点却不沸腾的过热液体,当这个时候将小颗粒(咖啡粉等)投入到过热液体时,它们(咖啡粉等小颗粒)诱导了气化核的产生,形成瞬间爆沸的现象。
参考资料来源:百度百科--乙醇
参考资料来源:百度百科--沸点
首先恒沸物,又称共沸物,是指两组分或多组分的液体混合物,在恒定压力下沸腾时,其组分与沸点均保持不变的一种特殊现象。
恒沸物有两个特点:1、任一恒沸物都是针对某一特定外压而言。对于不同压力,其恒沸组分和沸点都将有所不同。2、并非所有的二元液体混合物都可形成恒沸物,能形成恒沸物的这类混合物的温度-组分相图有着显著的特征,即其气相线(气液混合物和气态的交界)与液相线(液态和气液混合物的交界)有着共同的最高点或最低点。如此点为最高点,则称为正恒沸物如此点为最低点,则称为负恒沸物。大多数恒沸物都是负恒沸物,即有最低沸点。水和乙醇的恒沸混合物就是负恒沸物。
标准压强下,水的沸点100℃,乙醇的沸点78.3℃,当温度达78.15℃时,混合物沸腾,得到气相和液相混合物,在气液平衡体系中,气相组成和液相组成一样,故不能使用分馏法将其分离出来,只能得到按一定比例组成的混合物,标准压强下,水和乙醇的恒沸混合物是组成为96%的乙醇与4%的水。
要得到更高纯度的乙醇可以用酒精中的水可加入过量生石灰的办法,反应如下:CaO+H2O=Ca(OH)2,CaO和Ca(OH)2均不溶于酒精,加热也难挥发。