Сущность метода перегонки с водяным паром, виды перегонки. "Летучие" яды, исследуемые при специальных заданиях. (Решение → 14086)

Заказ №38770

Сущность метода перегонки с водяным паром, виды перегонки. "Летучие" яды, исследуемые при специальных заданиях.

Ответ:

Упругость паров смеси двух растворимых друг в друге жидкостей определяется упругостью паров отдельных компонентов по закону Рауля. Упругость паров смеси, если только не образуется азеотропная смесь, лежит между значениями упругости паров чистых компонентов, а температура кипения смеси находится между температурами кипения отдельных веществ. Если два вещества практически нерастворимы друг в друге, то они не оказывают никакого влияния на упругость паров смеси. Общая упругость P паров негомогенной смеси определяется суммой упругостей паров отдельных компонентов: P = pA + pB, гдеA — высококипящее соединение, B — вода, pA и pB — упругости паров высококипящего соединения и воды соответственно. Таким образом, суммарная упругость паров такой смеси больше упругости паров каждого отдельного компонента, и температура кипения смеси всегда ниже температуры кипения самого низкокипящего компонента. Температура кипения гетерогенной смеси достигается тогда, когда суммарное давление становится равным атмосферному. Поэтому температура кипения такой смеси, например, при атмосферном давлении 760 мм рт. ст., всегда будет ниже 100 °C. Состав пара, а, следовательно, и дистиллята, определяется по закону Авогадро: при температуре кипения компоненты A и B переходят в мольном соотношении, отвечающем соотношению их парциальных давлений pA и pB: nA / nB = pA / pB, где nA и nB — мольные доли компонентов в перегоняемом дистилляте. Весовое соотношениеmA /mB получают из уравнения: mA / mB = (MA · nA) / (MB · nB), где MA и MB – молярные массы компонентов. Наиболее важным практическим случаем двухфазной перегонки является перегонка с водяным паром. Перегретый водяной пар позволяет отгонять вещества с довольно низкой упругостью паров. Используя последнее уравнение, можно рассчитать, например, состав дистиллята, получаемого при перегонке анилина с водяным паром. Температура кипения смеси вода–анилинпри атмосферном давлении составляет 98,5°С. Давление пара анилина при этой температуре равно 43 мм рт. ст., давление пара воды — 717 мм рт. ст. Следовательно, весовое соотношение будет составлять: mанилина / mводы = (93 · 43 ) / (18 · 717) = 0,31 Таким образом, дистиллят представляет собой смесь анилина и воды в весовом соотношении 0,31 : 1. Перегонку с водяным паром применяют: 1)для разделения смесей веществ, из которых только одно летуче с водяным паром; 2)для очистки веществ от смолистых примесей; 3) если она обеспечивает более полное разделение летучих веществ, чем перегонка под уменьшенным давлением. Сущность перегонки с водяным паром заключается в том, что высококипящие, не смешивающиеся или мало смешивающиеся в воде вещества улетучиваются при пропускании в них водяного пара; затем они вместе с паром конденсируются в холодильнике и попадают в приемник. Перегонку с водяным паром можно делать как при атмосферном давлении, так и в вакууме. Летучесть с водяным паром часто зависит от строения вещества. Так, например, онитрофенол,не образует межмолекулярные ассоциаты и вследствие этого имеет более низкую температуру кипения в отличие отмета- и пара-изомеров. Он также не образует межмолекулярные водородные связи с водой и поэтому плохо растворим в ней. К специальным видам перегонки относятся перегонка с введением дополнительного компонента и так называемая молекулярная перегонка. При введении дополнительного компонента повышается давление пара низкокипящего компонента и облегчается его выделение из смеси. В качестве дополнительного компонента используют водяной пар (перегонка с водяным паром) или специальные растворители (экстрактивная и азеотропная перегонка). Перегонку с водяным паром применяют для выделения из смесей высококипящих веществ, не растворимых в воде. При этом выделяемое вещество отгоняется в виде азеотропной смеси с водой, температура кипения которой ниже температуры кипения каждого из компонентов. Перегонка с водяным паром Экстрактивную и азеотропную перегонку применяют для разделения компонентов с близкими температурами кипения, а также для разделения азеотропных смесей. В смесях азеотропных или нераздельнокипящих максимальному общему давлению пара соответствует минимальная температура кипения, а минимальному общему давлению пара – максимальная температура кипения. Такие смеси обладают рядом особенностей. Азеотропная смесь имеет минимальную или максимальную температуру кипения по сравнению со смесями этих компонентов другого состава; испарение ее, как и чистых веществ, происходит при постоянной температуре, испаряется без изменения состава. Азеотропные смеси не являются химическими соединениями, их образование – пример перехода количественных изменений в качественные. Состав азеотропной смеси зависит от давления. При этом не соблюдается обязательный для каждого химического соединения закон постоянства состава. Так, смесь «этиловый спирт – вода» при абсолютном давлении 760 мм рт. ст. образует азеотропную смесь, содержащую 88,4 мол. % этилового спирта. При пониженном давлении состав азеотропной смеси изменяется в сторону повышения содержания спирта, а при абсолютном давлении ниже 90 мм рт. ст. азеотропная смесь вовсе не образуется. Для повышения давления пара низкокипящего компонента применяют растворители избирательного действия, которые повышают давление пара низкокипящего компонента в большей степени, чем давление пара высококипящего компонента. Применяемый при экстрактивной перегонке растворитель менее летуч, чем разделяемые компоненты, и удаляется с остатком. Летучие яды – класс токсичных жидкостей органических веществ высокой липофильности и летучести. К группе летучих ядов относятся органического вещества с низкой температурой фазового перехода жидкость – пар. Летучие яды. Классификация. 1. Синильная кислота HCN имеет собственную низкую температуру кипения + 26,5°С и занимает первое место по своей летучести с водяным паром. 2. Алкилгалогениды: СНС13 (хлороформ) Cl3C-CH(OH)2 (хлоралгидрат) ССl4 (четыреххлористый углерод) C2H4CI2 (дихлорэтан) C2Cl6 (гексахлорэтан) 3. Альдегиды и кетоны алифатического ряда: СН2О (формальдегид) СНз-СО-СНз (ацетон) 4. Алканолы (спирты): СНзОН (метанол) С2Н5ОН (этанол) С3Н7ОН (пропанол) С4Н9ОН (бутанол) С5Н11ОН (пентанол) диолы СН2 ОН -СН2 ОН (этиленгликоль) 5. Сложные эфиры алифатического ряда: CH3COOC2H5 (амилацетат) 6. Карбоновые кислоты алифатического ряда: CH3COOH (кислота уксусная) CH3-СНOH-СООН (кислота молочная или альфа-оксипропионовая) 7. Сероуглерод CS2 8. Элементоopгaнические соединения жирного ряда: (C2H5)4Pb (тетраэтилсвинец) 9. Ароматические углеводороды: С6Н6 (бензол) CH3-С6Н5 (толуол) ксилолы (содержат два радикала -СНз в бензольном кольце в различных положениях) 10. Нитро- и аминопроизводные ароматического ряда: С6Н5NО2 (нитробензол) С6Н5NH2 (анилин) 11. Оксипроизводные ароматического ряда: С6Н5ОН (фенол) крезолы кислота салициловая (о-оксибензойная) 12. Фосфор и первые продукты его окисления и восстановления Н3РО2 (кислота фосфорноватистая) Н3РО3 (кислота фосфористая) PH3 (фосфин) ФОСы (эфиры фосфорных кислот) 13. Жидкие алкалоиды:  кониин  никотин  анабазин Летучие яды. Объекты судебно-химического исследования. В качестве объектов судебно-химического исследования с целью обнаружения «летучих ядов» на экспертизу обычно направляются внутренние органы трупа, кровь, моча. При подозрении на отравление хлорорганическими веществами дополнительно направляется сальник и 1/3 головного мозга, метанолом – 1/3 головного мозга, этанолом – кровь из крупных вен, моча, мышечная ткань. Пробоподготовка Объекты помещают в банки, которые герметично закрывают и опечатывают и немедленно пересылают в лабораторию для исследования. При подозрении на отравление этанолом задержка с транспортировкой материала на 5-10 суток может служить причиной недостоверных результатов его количественного определение. Методика анализа. Объект в количестве 100 г тщательно измельчают, смешивают с водой до густой кашицы, помещают в круглодонную колбу таким образом, чтобы она заполнилась не более чем на 1/3 её объема, подкисляют кислотой щавелевой или виннокаменной до рН 2-3 и подвергают перегонке. Подкисление объекта органической кислотой проводят с той целью, чтобы превратить нелетучие соли синильной кислоты (цианиды калия, натрия), в виде которых она находится в биологическом объекте, в свободную HCN, являющуюся легко летучим соединением. В данном случае нельзя воспользоваться сильными минеральными кислотами, т.к. это привело бы:  к разрушению молекулы HCN (гидролиз), что приведет к eё потере и недооткрытию.  к переоткрытию фенола в результате гидролиза его сернокислых эфиров, (являющихся нормальной частью биологического материала).