Ю Кос, В Сергеев, Ю Ван-чин-сян - Рівновага рідина-пара в двокомпонентній системі метакрилова кислота-оцтова кислота - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ

Серія хім. 2008. Bun. 49. Ч. 2. С. 140-145

VISNYK LVIV UNIV. Ser. Khim. 2008. No 49. Part 2. P. 140-145

 

 

УДК 541.11

РІВНОВАГА РІДИНА-ПАРА В ДВОКОМПОНЕНТНІЙ СИСТЕМІ МЕТАКРИЛОВА КИСЛОТА-ОЦТОВА КИСЛОТА

Ю. Кос, В. Сергеев, Ю. Ван-Чин-Сян

Національний університет "Львівська політехніка", вул. С. Бандери, 12, 79013 Львів, Україна e-mail: vsergeev@polynet.lviv.ua

 

Досліджено рівновагу між рідиною та парою в системі метакрилова-оцтова кислоти. Побудовано діаграму кипіння для цієї системи при атмосферному тиску та обчислено коефіцієнти активності її компонентів.

Ключові слова: рівновага рідина-пара, метакрилова кислота, коефіцієнти активності.

Метакрилова кислота та її похідні є мономерами для отримання полімерних матеріалів з широким діапазоном експлуатаційних властивостей. Акрилати застосо­вують у виробництві барвників, штучної шкіри, органічного скла, коагулянтів, моно-мерних клеїв, а також є складовою оптичних волокон, носіїв інформації, широко­форматних екранів.

Постійне вдосконалення наявних промислових технологій, а також пошук нових синтетичних матеріалів зумовлюють великий науковий інтерес до цього класу технічно важливих речовин. Збільшується потреба в отриманні чітких та надійних термодинамічних даних, що можуть бути використаними для технологічних обчислень. На цей час дослідження рівноваги рідина-пара в системах за участю акрилови сполукмаютьпоодинокий арактер, а також багато дани зачислюютьдо категорії малонадійних і не можуть бути використаними для прогнозування реакційної поведінки цих сполук та визначення механізму реакції [1].

Мета нашої праці - побудувати діаграму кипіння для системи метакрилова-оцтова кислоти та обчислити коефіцієнти активності їкомпонентів, досліджуючи рівновагу між рідиною та парою.

Для доброївідтворюваності експерименту та отримання надійни аракте-ристик потрібні речовини з високим ступенем очистки. Тому об'єкти досліджень -оцтову та метакрилову кислоти, очищали кількаразовою перекристалізацією та вакуумною перегонкою. Чистоту речовин перевіряли хроматографічним аналізом на газорідинному хроматографі "ЛХМ-Д' з детектором теплопровідності, і вона становила не менше ніж 99,9% мас.

Дослідження проводили методом циркуляційної ізотермічної перегонки за допомогою модифікованого ебуліометра Свентославського, робочий об'єм якого становив 8 см3 [2].

 

 

 

 

© Кос Ю., Сергеєв В., Ван-Чин-Сян Ю., 2008

Для перевірки надійності роботи установки було проведено низку дослідів з речовинами (бензол-бутанол), для яких уже відомі діаграми кипіння і наведені значення зачислено до категорії надійних [1]. Отримані експериментальні дані відрізнялись від літературних у межах похибки вимірювання, що свідчить про відсутність суттєвих систематичних похибок під час роботи на нашій установці.

Для дослідження стану рівноваги в системі метакрилова кислота-оцтова кислота готували ряд розчинів, вміст метакрилової кислоти в яких становив 20,19; 39,64; 59,16; 79,08 % мол. Температуру процесу контролювали за допомогою термометра, похибка вимірювання якого становила 0,25 К. Атмосферний тиск вимірювали U-подібним манометром з ціною поділки шкали 133,3 Па.

Здатну до швидкої полімеризації метакрилову кислоту стабілізували невеликою кількістю гідро інону (до 0,02% моль) [3], попередньо додаючи його у досліджуваний розчин. За рівноважний брали стан, за якого температура пари протягом 15-20 в залишалася незмінною [2, 4]. Проби безпосередньо відбирали з куба та воронки для збору конденсату за допомогою мікрошприца МШ -10. Далі на газорідинному роматографі визначали склад рівноважни фаз. Для ромато-графічного розділення компонентів реакційної суміші використовували колонку завдовжки 2 м, діаметром 4 мм, заповнену нерухомою фазою Chromaton N-AW з розміром частинок 0,20-0,25 мм, яка містила 10% рідкої фази ПЕГА+1% Н3РО4. Газ-носій - гелій. По ибка аналізу становила 5% відносни .

Перед виконанням обчислень брали до уваги поправку на тиск для значень температури кипіння (отримані значення перера овували на 760 мм рт. ст.) за темпе­ратурною залежністю тиску насиченоїпари індивідуальни речовин та вмісту рідкої фази [5, 6].

На підставі проведени досліджень та вра овуючи поправку на тиск, побудовано діаграму кипіння системи метакрилова кислота-оцтова кислота (рис.1).

 

440 —і


T, K

Експериментальні дані з рівноваги рідина-пара для дослідженої системи наведено в табл. 1. Високий вміст оцтової кислоти у паровій фазі ми пов'язуємо зі значно нижчим тиском насиченої пари метакрилової кислоти у дослідженому інтервалі температур.

Таблиця 1

Під час відбирання проби в системі простежувався незначний зсув рівноваги, що не дало можливості проаналізувати склад пари і розчину за однієїтемператури. Тому для одержання ізотермічни арактеристикрівноваги рідина-пара експеримен­тальні точки на лінія рідини та пари апроксимували поліномами.

Така процедура бажана також для зменшення ролі випадкови по ибок вимірювання при виявленні загальноїзалежності.

Рівняння залежності температур кипіння і конденсаціївід складу рідкоїта парової фаз мають вигляд:

Т = a0 + a1 х x + a2 x x2 + a3 x x3 + a4 x x4,

де Т - температура, К; а,- - коефіцієнти поліному.


1.60

 

 

 

1.40

 

 

 

1.20

 

 

 

1.00

 

0.80


0


20


40


60


И     1 I

80 100 X, % CH3COOH

 

Рис. 2. Залежність коефіцієнтів активності від складу (1 - для метакрилової; 2 - для оцтової кислот)

Майже всі обчислені значення коефіціентів активності близькі до одиниці, що зумовлено подібністю молекул компонентів розчину. При вмісті оцтової кислоти до 70% розчин близький до ідеального, а при збільшенні - простежується відхилення від закону Рауля, що свідчить про посилення молекулярної взаємодії між компо­нентами розчину.

Отримані у праці дані можуть бути також використані для обчислення процесу розділення досліджених речовин.

1.       Коган В.Б., Фридман В.М., Кафарое В.В. Равновесие между жидкостью и паром. М.-Л.: Наука, 1966. Т. 1. С. 340.

2.       Суворов А.В. Термодинамическая химия парообразного состояния. Л.: Химия, 1970.

3.       Химическая энциклопедия / Под ред. Кнуньянца И.Л. М.: Большая российская энциклопедия, 1988. Т. 3. С. 70.

4.       Морачевский А.Г., Смирнова НА., Пиотровская Е.М. Термодинамика равновесия жидкость-пар. Л.: Химия, 1989.

5.       Ван-Чин-Сян Ю.Я., Сергеев В.В., Кочубей В.В., Раевский ЮА. и др. Термо­динамические свойства некоторых кислот и альдегидов акрилового ряда // Журн. физ. химии. 1996. Т. 70. < 11. С. 1932-1937.

6.       Краткий справочник физико- имически величин. Изд. 8-е, перераб. / Под ред. Равделя А.А., Пономаревой А.М. Л.: Химия, 1983.

VAPOR-LIQUID EQUILIBRIUM FOR THE BINARY SYSTEM METHACRYLIC ACID AND ACETIC ACID

 

Yu. Kos, V. Sergeev, Yu. Van-Chin-San

Polytechnic National University of Lviv, Bandery Str., 12, 79013 Lviv, Ukraine e-mail: vsergeev@polynet.lviv.ua

Equilibrium vapor-liquid for the binary system of methacrylic acid and acetic acid has been investigated; the diagram of boiling of certain system at atmosphere pressure has been built, and active coefficient of components has been calculated.

Key words: vapor-liquid equilibrium, methacrylic acid, active coefficient.

 

Стаття надійшла до редколегії 25.10.2007 Прийнята до друку 03.01.2008

Страницы:
1 


Похожие статьи

Ю Кос, В Сергеев, Ю Ван-чин-сян - Термодинаміка системи оцтова кислота-акрилова кислота

Ю Кос, В Сергеев, Ю Ван-чин-сян - Рівновага рідина-пара в двокомпонентній системі метакрилова кислота-оцтова кислота