Файл: Клепиков Е.С. Пособие для приближенного расчета некоторых физико-химических констант жидкостей учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 73
Скачиваний: 0
Для точного описания кривой эпюры нам удалось подо брать два уравнения для первого и второго участков кривой:
М
а) для интервала -д- от 2,85 до 4,45;
М_ |
0,0037055-л2 - |
|
0,54435• х + |
21,445; |
|
|
||||||
R |
|
|
|
|||||||||
|
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) для интервала-^- от 4,25 до 5,73; |
|
|
|
|
|
|||||||
м_ |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01 -х2 - |
1,1067-* + 33,996. |
|
|
|
||||||||
R |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В дальнейшем, |
зная |
для |
|
какого-либо |
вещества |
Ripqcn.), |
||||||
по построенной эпюре определяют положение луча, |
на ко |
|||||||||||
тором находится соответствующее ей значение d и п. |
||||||||||||
С целью упрощения вычислений |
лучше пользоваться ана |
|||||||||||
литическим расчетом. Схема этого |
расчета |
составлена на |
||||||||||
основании обработки графического |
материала |
и включает |
||||||||||
следующие последовательные вычисления: |
|
|
формуле |
|||||||||
1) расчет |
рефракции |
вещества |
по |
структурной |
||||||||
по таблицам аддитивных величин и нахождение |
величины |
|||||||||||
M/R- |
|
величины х |
по одной из формул в зависи |
|||||||||
2) нахождение |
||||||||||||
мости от величины М/R. |
(Все |
расчеты |
проводятся |
по пяти |
||||||||
значным таблицам логарифмов). |
|
|
|
|
|
|
||||||
а) Для интервала |
М |
|
|
до 4,4р; |
|
|
|
|
|
|||
- д - от 2,85 |
|
|
|
|
|
|||||||
х2 - |
146,90л: + |
5787,3 - |
~ |
269,87 = |
0, |
|
|
|||||
или |
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х = 73,45 |
- |
у |
-д- -269,87 - |
392,4. |
|
|
||||||
|
|
М |
от 4,25 до 5,73; |
|
|
|
|
|||||
б) Для интервала — |
|
|
|
|
||||||||
|
|
R |
|
|
|
|
М |
|
|
|
|
|
х~ - |
110,67х + |
3399,6 - |
0, |
или |
|
|
||||||
100-д |
|
|
||||||||||
|
х = |
55,335 — у / |
100 |
М----- 337,7. |
|
|
|
М
3) Нахождение углового коэффициента К луча -jr~ по
R
формуле
84,853 _ j
32 |
К = |
х |
|
||
|
|
4) Расчет плотности вещества по формуле
d = 5 -К
п2 — 1
йЧ 2 ‘
Величину |
можно взять по таблицам (пригож. VI). |
Предлагаемым, методом можно воспользоваться для про верки правильности табличных значений либо плотности, ли бо показателя преломления, либо рефракции, приняв какиенибудь две величины за истинные значения.
|
|
|
Примеры расчета плотности |
1) |
Гексан СеН14; М = 86,06; Неыч = 29,908; d 20 = 0,660; |
||
в“ |
= 1,376. |
|
|
а) |
М = 2,88; |
|
|
б) |
х = |
73,45 - |
/2 ,8 8 -269,87 - 392,4 = 53,836; |
в) |
* = |
1 ш |
г - 1 = 0 -5761: |
г) |
d 20 = 5-0,5761 -0,2295 = 0,6610 г/см*. |
Расхождение рассчитанного и опытного значений 0,15%. 2) Фторбензол C6H6F;
М |
= 96,1; |
Ивыч = 26,017; |
= |
1,024; |
и2? = 1,465. |
||||||
а) ^ - = 3 ,6 9 ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||
б) х -= 73,45 - |
'/3,69-269,87 - |
392,4, |
jc = |
48,885; |
|||||||
»> * - |
ж |
И |
- |
1 = °-7358' |
|
|
|
|
|||
г) d 20 = |
5-0,7358-0,2764 = 1,017 |
г/см?. |
|
|
|||||||
3) |
Расхождение |
|
0,7%. |
|
|
|
|
|
|||
Вода Н20 ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||
М = 18; |
R eu4 = 3,725; d™ = 0,9982; |
п» = |
1,3330. |
||||||||
а) |
~ |
= |
4,85; |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) л = |
55,335 - |
|
/100-4,85 - |
337,7; |
х |
= 43,198; |
|||||
|
|
|
84,853 |
|
84,853 |
- |
1 = |
0,9643; |
|||
в) |
К = |
|
|
х |
- |
1 = 43,198 |
г) d 20== 5-0,9643-0,2057 = 0,9918 г/см9.
Расхождение рассчитанного и опытного значения 0,64%.
Л и т е р а т у р а
Б. В. И о ф ф е . Рефрактометрические методы химии. ГНТИХЛ, Л., 1960.
3 Зак. 671 |
33 |
Г л а в а 4
ВЫЧИСЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЕНИЯ, ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ И ТЕПЛОТЫ ИСПАРЕНИЯ
А. Температура кипения
В литературе описаны два метода вычисления температур кипения органических веществ с использованием аддитивных величин.
Первый из этих методов приведен в справочнике химика [1] . Он состоит в вычислении молекулярного числа кипения — «мчк» — величины, которая однозначно связана с темпера турой кипения. Молекулярное число кипения подсчитывается по числам кипения отдельных «элементов молекулярной структуры» — атомов, радикалов, циклов, связей, входящих в молекулу данного вещества. При описании метода приво дится таблица чисел кипения отдельных «элементов молеку лярной структуры», а также таблица, связывающая молеку лярное число кипения и температуру кипения, и формула, на
основании которой эта таблица |
составлена |
|
|
|
з ____ |
|
|
|
tKun — 230,14 V м як — 543. |
(1) |
|
Этот метод в том виде, в каком |
он описан, |
применим для |
|
углеводородов |
(предельных и непредельных, |
алифатических и |
|
циклических), |
спиртов, простых и сложных эфиров, альдеги |
дов, кетонов, кислот и некоторых азотсодержащих веществ (аминов, нитрилов и изонитрилов).
В табл. 9 приведены числа кипения для ряда «элементов молекулярной структуры», имеющиеся в литературе, а в табл. 10 и 11— числа кипения, вычисленные нами. Табл. 10 и 11 позволяют применять рассматриваемый метод для вы числения температур кипения фосфорорганических, серусодержащих и фторсодержащих веществ.
Второй из упомянутых выше методов предложен Пуаза [2] . Пуаза показал, что между температурой кипения вещест-
34
ва (tKun) и логарифмом некоторой аддитивной величины N су ществует линейная зависимость:
lg N = A -f- В tKun, |
(2) |
где А и В — постоянные для данного класса веществ. Адди тивную величину N условимся называть числом Пуаза. Чис ло Пуаза подсчитывается по групповым величинам.
В работе Пуаза приводятся значения инкрементов числа N для четырнадцати важнейших групп, а также некоторые закономерные поправки. Метод применен его автором для вычисления температур кипения семи классов веществ, для которых определены необходимые групповые значения N, а также постоянные А я В.
В табл. 13 приведены значения числа Пуаза для ряда групп, имеющиеся в работе автора, а в табл. 14—числа Пуаза для ряда групп, вычисленные нами. Табл. 14 позволяет при менять метод Пуаза для вычисления температур кипения фосфорорганических, серусодержащих, фторсодержащих и некоторых азотсодержащих веществ.
В табл. 8 приводятся значения констант А я В для семи классов веществ, найденные Пуаза.
|
|
Т а б л и ц а 8 |
Константы А я В уравнения |
Пуаза для основных классов веществ |
|
Класс веществ |
А |
В |
Углеводороды..................................................... |
0,903 |
0,0014 |
Хлорпроизводные.............................................. |
0,903 |
0,0014 |
Спирты ................................................................. |
1,021 |
0,0013 |
Простые эфиры .................................................. |
0,907 |
0,0014 |
Сложные эфиры ................................................. |
0,9137 |
0,0014 |
Кислоты................................................................. |
0,6588 |
0,0020 |
Альдегиды и кетоны.......................................... |
0,982 |
0,0013 |
Как видно из табл. 8, |
величина В постоянна, |
а величина |
А почти одинакова для всех веществ, кроме спиртов, кислот, альдегидов и кетонов. Это дает основание принимать 4 = 0,903 и .6=0,0014 для всех веществ, не относящихся к классам спиртов, кислот, альдегидов или кетонов в том случае, если точные значения этих постоянных для данного вида веществ неизвестны.
Вычисление температур кипения по обоим методам дает удовлетворительные результаты при условии, что необходи мые для вычисления величины (мчк или N, А я В) имеются в таблицах и определены достаточно надежно. В таких случаях расхождения между вычисленными и опытными значениями температур кипения не превышают нескольких градусов.
3* |
35 |
Т а б л и ц а 9
Числа кипения отдельных элементов молекулярной структуры [1J
Группы и типы веществ |
Число |
|
кипения |
||
|
||
С—атом в основной цепи |
0,8 |
|
Н—атом в основной цепи |
1,0 |
|
Насыщенные радикалы, присоединенные к |
|
|
главной цепи или кольцу: |
|
|
с н , |
3,05 |
|
С2Н5 |
5,5 |
|
с 3н 7 |
7,0 |
|
С4Н9 |
9,7 |
|
2 группы СН8 у одного атома |
|
2 или 3 алкила у смежных атомов насы
щенной цепи ■
4 или больше алкилов в насыщенной цепи из 5 или 6 атомов (J
Олефиновая связь:
СН2=СН2 |
1,2 |
r c h = c h 2 |
1,5 |
RCH=CHR |
1,9 |
R2C=CHR |
2,3 |
r, c= cr2 |
2,8 |
Непредельные радикалы, |
присоединенные |
к главной цепи: |
|
Примечания и поправки
- 0 ,4
+0,5
+1,0
метилен |
4,4 |
этилиден |
7,0 |
винил |
5,4 |
припилиден |
9,0 |
бутилиден |
10,4 |
Ацетиленовая связь: |
|
НС = СН |
4,0 |
RCsCH |
.4,4 |
RCECCH8 |
5,4 |
RCsCR |
4,8 |
Две олефиновых связи |
4,8 |
сопряженные |
. . + 0,8 |
36
Группы и типы веществ |
Число |
|
кипе |
||
|
|
ния |
Три двойных связи: |
|
|
все три—сопряженные |
|
|
две из трех — сопряженные |
|
|
Сопряженные тройные связи |
|
|
Сопряженная двойная и тройная связи |
|
|
Циклы: |
|
2,1 |
трехчленный |
||
четырехчленный |
2,3 |
|
пятичленный |
2,5 |
|
шестичленный |
2,7 |
|
семичленный |
3,4 |
|
восьмичленный |
3,9 |
|
Группа—ОН в спиртах: |
|
|
RCH2OH |
|
10,8 |
RjCHOH |
|
8,8 |
RsCOH |
|
6,8 |
Группа—О— в простых эфирах: |
2,9 |
|
RCH2OCH,; R2CHOCH3; RsCOCH3 |
||
RCHjOCHjR; R2CHOCH2R; R,COCH2R |
2,0 |
|
R2CHOCHR2; RsCOCHR2 |
1,1 |
|
R.CHOCHR,; RsCOCHR2; R3COCR3 |
(0,2)* |
|
Группа 0 = в |
альдегидах |
|
RCH2CHO |
|
8,2 |
R2CHCHO |
|
7,6 |
R,CCHO |
|
7,0 |
Группа 0 = в |
кетонах |
8,0 |
RCH2COCH3 |
|
|
RCHCOCHg RCH2COCH2R |
7,5 |
|
R3CCOCH3; R2CHCOCH2R |
7,0 |
* Значение ориентировочное
Продолж. табл. 9
Примечания
ипоправки
+2,4
+0,8
+3,0
Для 1,3-диацетилена поправки нет
+ 0,8
Далее на кажд. груп пу СН2 в цикле+0,5
37