Точка кипения

ПАРАМЕТРЫ ТОЧКИ КИПЕНИЯ

Стр. 7

На этой странице рассмотрено предсказание:

а) температуры кипения

б) теплоты испарения в точке кипения

в) молярного объема жидкости в точке кипения

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ

Точные методы предсказания температуры кипения отсутствуют. Оценку можно произвести по формуле:

Tкип = 7*10⁵ t - 126,
где

t = П³/(V_кип )^2.44

Среднеквадратичная погрешность уравнения ± 10 % (только для неполярных и слабо полярных соединений).

Обозначения:

П - парахор, Дж ^1/4см ^5/2моль ^-1

V_кип- объем жидкости в точке кипения, см ³/моль

Парахор (П) и молярный объем жидкости в точке кипения (V_кип) рассчитываются, исходя из стехиометрической формулы молекулы соединения. Атомные доли (инкременты) V_кип можно посмотреть ЗДЕСЬ. Атомные доли (инкременты) П также имеются (загляните в табл. 8 и 12 SITE.)

Пример расчета

Вещество: GeCl₄ (тетрахлорид германия)

Первая формула:

Исходные данные: стехиометрическая формула.

Парахор рассчитываем по стехиометрической формуле:

П = 1.44 + 4•1.1-0.338•4 = 4.49

Молярный объем жидкости в точке кипения также рассчитываем по стехиометрической формуле:

V_кип =39 + 4*21.6 = 129.4

t = П³/(V_кип )^2.44 = 4.49³/(129.4)^2.44 = 0.000636

Tкип = 7*10⁵ t - 126 = 7*10⁵ *0.000636 - 126 = 319.4

Расхождение с экспериментальным значением (356.2) равно - 10.2%.

ТЕПЛОТА ИСПАРЕНИЯ В ТОЧКЕ КИПЕНИЯ

Первая формула:

ΔH_кип = RT_кип ln(10.255 T_к/b)/(1 - T_кип/T_к), где (1)

b = d * Vкип + g

d = 1.27 и g = - 6, если y < 0.1

d = 1.00 и g = 11, если y > 0.1

Вторая формула:

ΔH_кип = T_кип [73 + 2.09 ln(T_кип M/V_кип)], если ψ < 0.05 (2)

ΔH_кип = T_кип [42 - 168ψ + 36.64 ln(T_кип/V_кип)], если ψ > 0.05 (2)

Среднеквадратичная погрешность: формула (1): ± 2.5 % ; формула (2): ± 4 %

Обозначения:

ΔH_кип- теплота испарения жидкости в точке кипения, Дж/моль

М - молярная масса, г/моль

y - первый определяющий критерий термодинамического подобия

Т_кип- нормальная температура кипения, К

V_кип- объем жидкости в точке кипения, см ³/моль

Т_к- критическая температура, К

b - постоянная Ван-дер-Ваальса

Пример расчета

Вещество: GeCl₄ (тетрахлорид германия)

Первая формула:

Исходные данные: T_к = 552; T_кип =356.2; V_кип =124.1

y = 0.1 ln T_кип- 0.122 ln V_кип + 0.006 = 0.1 ln 356.2 - 0.122 ln 124.1 + 0.006 = 0.005

b = d *V_кип + g = 1.27*124.1 - 6 = 151.6

ΔH_кип = RT_кип ln(10.255 T_к/b)/(1 - T_кип/T_к) = 8.314*356.2 ln(10.255*552/151.6)/(1 - 356.2/552) = 30220

Расхождение с экспериментальным значением (31360) равно - 3.6%.

Вторая формула:

Исходные данные: T_кип =356.2; V_кип = 124.1; M=214.4.

ΔH_кип = T_кип [73 + 2.09 ln(T_кип M/V_кип)] = 356.2[73 + 2.09 ln(356.2*214.4/124.1)] = 30780

Расхождение с экспериментальным значением (31360) равно - 1.8%.

МОЛЯРНЫЙ ОБЪЕМ ЖИДКОСТИ В ТОЧКЕ КИПЕНИЯ

V_кип = M/ρ_кип .

Первая формула:

ρ_кип =ρ₁ (2 - Т_кип/Tк )/(2 - Т₁/Tк ) (1)

Вторая формула:

ρ_кип =М/(116 х + 0.5), (2)

где х = П^1.2/(Т_кип )^0.3

Среднеквадратичная погрешность: формула (1): ± 1 % ; формула (2): ± 3 %

Обозначения:

V_кип- объем жидкости в точке кипения, см ³/моль

М - молярная масса, г/моль

ρ₁ - плотность жидкости при любой температуре Т₁, K

Т_кип- нормальная температура кипения, К

Т_к- критическая температура, К

П - парахор, Дж ^1/4см ^5/2моль ^-1 Для расчета парахора по стехиометрической формуле соединения загляните в табл. 8 SITE.

Пример расчета

Вещество: GeCl₄ (тетрахлорид германия)

Первая формула:

Исходные данные: T_кип =356.2; Tк = 552; ρ₁ = 1.919 при Т₁= 273

ρ_кип =ρ₁ (2 - Т_кип/Tк )/(2 - Т₁/Tк ) = 1.919(2-356.2/552)/(2-273/552) = 1.727

V_кип = M/ρ_кип = 214.2/1.727 = 124.2

Расхождение с экспериментальным значением (124.1) равно 0.1%.

Вторая формула:

Исходные данные: T_кип =356.2; M = 214.4

Парахор рассчитываем по стехиометрической формуле:

П = 1.44 + 4•1.1-0.338•4 = 4.49

х = П^1.2/(Т_кип )^0.3 = 4.49^1.2/356.2^0.3 = 1.040

ρ_кип =М/(116 х + 0.5) = 214.4/(116*1.04 + 0.5) = 1.785

V_кип = M/ρ_кип = 214.2/1.785 = 120.1

Расхождение с экспериментальным значением (124.1) равно 2.4%.

home