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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

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