文档介绍：液体饱和蒸汽压的测定
实验目的
加深理解饱和蒸汽压、活度和渗透系数等概念
学习测定液体饱和蒸汽压的方法,了解蒸汽压数据的应用
理解蒸汽压降低、沸点升高等溶液性质及稀溶液的依数性
熟悉温度计的露茎校正方法
了解数字式真空测压仪,熟悉福廷式气压计的使用及校正方法,初步掌握真空实验技术
实验原理
在某一温度下,封闭系统中的液体,有动能较大的分子从液相跑到气相,也有动能较小的分子由气相回到液相,当二者的速率相等时,就达到了动态平衡。此时,气相中的蒸汽密度不再改变,因而具有一定的饱和蒸汽压。当液体饱和蒸汽压与液体上方压力相等时,液体就会沸腾,此时温度就是沸点。
纯液体和定组成溶液的饱和蒸汽压是温度的单值函数。蒸汽压P随温度T的变化可用Clausius-Clapeyton方程表示:
dlnP/dT=△vapHm/RT2
假定△vapHm与温度无关,积分式有:lnP=-△vapHm/RT+C
若以lnP对1/T作图得一直线,由直线的斜率可求出该液体的摩尔气化焓,实现由易测量数据(蒸汽压)求得难测量数据(蒸发焓和蒸发熵)的目的。
相平衡计算和工业应用常用Antoine方程描述饱和蒸汽压与温度的关系
lnP=A-B/(T-C)
A、B、C对特定的组成有特定的数值。此时可以估算不同温度时的摩尔气化焓和气化熵。
当一种难挥发的溶质溶解于溶剂后,溶液表面的溶剂分子数目由于溶质的存在而减少,使相同温度下溶液蒸发出的溶剂分子数比纯溶剂要少,即同一温度下溶液的饱和蒸汽压比纯溶剂的低,这就是溶液的蒸汽压降低。蒸汽压降低是沸点升高、凝固点下降、产生渗透压的根本原因。
测量蒸汽压的方法可分为动态法和静态法两大类,具体的方法很多。选择何种方法主要取决于测定对象和测压范围。对于多组分系统,必须同时维持稳定的相平衡和组成恒定不变,一般宜采用静态法(液氮冷却)或拟静态法。
静态法(等压计法)直接测定待测液体在指定温度时的蒸汽压,即固定T测定P得到蒸汽压方程;动态法(沸点计法)是测定待测液在指定压力下的沸点,即固定P测定T得到蒸汽压方程。
实验仪器和试剂
仪器:沸点计一套,恒温装置一套,数字式真空测压仪一台,真空泵及附件一套,气压计一套,等压计一只,放大镜一只。
试剂:去离子水。
图1 等压计图2 实验装置流程示意图
1-平衡柱 2-储液球 3-试样 1-接真空泵 2,3,4-三通活塞5,6-缓冲瓶 8-接氮气钢瓶(必要时)
7,9-活塞 10-恒温槽 11-等压计 12-接压力计
图3 沸点计实验装置流程示意图
实验步骤
静态法—等压计法
装样:往等压计中注入液体试样,使储液球中装有约2/3的液体试样。
检漏:接好等压计,检查活塞和气路,抽真空至压差为4~5kPa,观察测量仪数字变化检验是否漏气。
测量:调节恒温槽为30℃,打开活塞2抽气,调节2,使空气缓缓进入测量系统,至等压计等高,读压力差,至两次压力差读数近似。
改变试样温度继续测定,每次升高5℃,重复做5次。
—沸点计法
装样:在动态法装置的沸点计中加入适量的去离子水试样。
检漏:接好沸点计,检查活塞和气路,抽真空至压差为4~5kPa,观察测量仪数字变化检验是否漏气。
测量:通冷却水入回流冷凝管,调节变压器加热,平衡后记录数据。
稍泄入空气