共沸

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共沸

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共沸物 (/əˈziːəˌtroʊp/) 或恒定加热点混合物是两种或多种液体的混合物,其比例不能通过简单蒸馏改变或改变。 当共沸物沸腾时会发生这种情况,蒸汽与未煮沸的混合物具有相同比例的成分。 因为它们的组成不会因蒸馏而改变,所以共沸物也被称为(特别是在较旧的教科书中)恒沸点混合物。

一些化合物对的共沸混合物是已知的,并且三种或更多种化合物的许多共沸物也是已知的。 在这种情况下,不可能通过分馏来分离组分,而通常使用共沸蒸馏来代替。 共沸物有两种类型:最小沸点共沸物和xxx沸点共沸物。 与拉乌尔定律有较大正偏差的溶液会在特定组成下形成最低沸点共沸物。 例如,乙醇-水混合物(通过糖类发酵获得)在分馏时产生的溶液最多含有 95%(体积)的乙醇。 一旦达到该组成,液体和蒸汽就具有相同的组成,不会发生进一步的分离。与拉乌尔定律有较大负偏差的溶液会在特定组成下形成xxx沸点共沸物。 硝酸和水是这类共沸物的一个例子。 这种共沸混合物的组成大约为 68% 的硝酸和 32% 的水,沸点为 393.5 K (120.4 °C)。

词源

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共沸物一词源自希腊语 ζέειν(煮沸)和 τρόπος(转动),前缀为 α-(否)以给出整体含义,沸腾时没有变化。 该术语由英国化学家约翰·韦德和理查德·威廉·梅里曼于 1911 年创造。

类型

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正负共沸物

每种共沸物都有一个特征沸点。 共沸物的沸点要么低于其任何成分的沸点温度(正共沸物),要么高于其任何成分的沸点(负共沸物)。

显示共沸行为的 p-v-x 图的构造如附图所示

正共沸物的一个众所周知的例子是 95.63% 的乙醇和 4.37% 的水(按质量计),沸点为 78.2 °C。乙醇的沸点为 78.4 °C,水的沸点为 100 °C,但共沸物的沸点为 78.2 °C C,低于其任何一个成分。 事实上,78.2 °C 是任何乙醇/水溶液在大气压下可以沸腾的最低温度。 通常,正共沸物的沸腾温度低于其成分的任何其他比例。 正共沸物也称为最小沸点混合物或压力xxx共沸物。

通常,负共沸物的沸腾温度高于其成分的任何其他比例。 负共沸物也称为xxx沸点混合物或压力最小共沸物。 负共沸物的一个例子是浓度为 20.2% 的盐酸和 79.8% 的水(按质量计)。 氯化在 -84 °C 沸腾,水在 100 °C 沸腾,但共沸物在 110 °C 沸腾,高于其任何一种成分。 任何盐酸溶液可以沸腾的最高温度为 110 °C。 其他例子:

  • 氢氟酸 (35.6%) / 水,沸点 111.35 °C
  • 硝酸 (68%) / 水,在 1 atm 下在 120.2 °C 下沸腾
  • 高氯酸 (71.6%) / 水,沸点 203°C
  • 硫酸 (98.3%) / 水,沸点 338°C

均相和非均相共沸物

如果混合物的成分以任何比例彼此完全混溶,则共沸物的类型称为均相共沸物。 例如,可以将任意量的乙醇与任意量的水混合以形成均匀溶液。

如果成分不完全混溶,则可以在混溶间隙内发现共沸物。 这种类型的共沸物称为多相共沸物或异质共沸物。 异质共沸蒸馏将有两个液相。 例如,丙酮/甲醇/氯仿形成中等沸点(鞍形)共沸物。

共沸

例如,如果等体积的氯仿(20°C 时水溶解度为 0.8 g/100 ml)和水一起摇动,然后静置,液体将分成两层。 分层分析,上层主要是水,溶解有少量氯仿,下层主要是氯仿,溶解有少量水。 如果将两层一起加热,层系统将在 53.3 °C 沸腾,这低于氯仿的沸点 (61.2 °C) 或水的沸点 (100 °C)。 蒸汽将由 97.0% 的氯仿和 3.0% 的水组成,无论每个液体层存在多少,前提是这两层确实存在。

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词条目录
  1. 共沸
  2. 词源
  3. 类型
  4. 正负共沸物
  5. 均相和非均相共沸物

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