乙醇沸点与真空度的对应关系
乙醇沸点与真空度的对应关系
2010-12-10 09:44:28| 分类： | 标签： |字号大中小 订阅 一． 关于溶媒乙醇的浓度
含水乙醇浓度有体积百分浓度、质量百分浓度及摩尔百分浓度等。在具体采用时，这三种浓度之间根据工艺计算的需要常常要相互换算，其换算方法用计算实例演示其后。而一般厂家所指的浓度通常为体积百分浓度：
1．体积百分浓度
体积百分浓度=溶液中纯乙醇所占体积/溶液的总体积 其中，溶液的总体积=溶液中纯乙醇所占体积+溶液中水的体积 2．质量百分浓度
质量百分浓度=溶液单位体积纯乙醇的质量/溶液的比重 其中，溶液单位体积乙醇的质量=体积百分浓度×纯乙醇的比重
而溶液的比重=溶液单位体积中纯乙醇的质量＋溶液单位体积中水的质量
3．摩尔百分浓度
摩尔百分浓度=单位质量溶液中乙醇的摩尔数/单位质量溶液中乙醇摩尔数与水的摩尔数之和 其中，单位质量溶液中乙醇的摩尔数=溶液乙醇的质量分数/乙醇的分子量 而单位质量溶液中水的摩尔数=溶液水的质量分数/水的分子量 而溶液中水的质量分数=100%－溶液乙醇的质量分数 下面进一步用实例来说明换算的具体方法：
例：将72%体积浓度乙醇（水溶液）换算成质量百分浓度和摩尔百分浓度 解：由《溶剂手册》
【5】
查得100%乙醇比重为0.79
乙醇分子式为C2H5OH，分子量为46 水的分子式为H2O，分子量为18 换算如下：
质量百分浓度=72%×0.79/(72%×0.79＋28%×1)=67% 摩尔百分浓度=67%/46/（67%/46＋33%/18）=44.3%
用上面的方法同样可以计算出80%、92%体积百分浓度乙醇所对应的重量百分浓度和摩尔百分浓度，兹将计算结果列表如下：
乙醇的三种浓度表示方法互相对应数值表
二、计算的理论依据
1） 理想溶液的拉乌尔定律
【6】
表述：在一定温度下，理想溶液上方蒸汽中任意组分的分压等于此纯组分在该温度下的蒸汽压乘以它在溶液中的摩尔分率。 公式表示：PA=PA·XA
PB=PB0·XB= PB0·（1－XA）
式中：PA、 PB——溶液上方组分A及B的平衡分压； PA、PB——纯组分A及B的饱和蒸汽压； XA、XB——溶液中组分A及B的摩尔分率。 2） 道尔顿定律
【7】
00
表述：溶液上方总的蒸汽压等于各组分溶液蒸汽分压力之和。 公式表示：P= PA＋PB
式中：PA、PB意义同上
P——溶液上方总的蒸汽压
3．计算实例
以乙醇（水）溶液为例，为双组分溶液，且近似视为理想溶液（即两者混合不会产生体积变化，也不吸收或放出热量，也即性质相似、分子大小接近的组分）。当然，由于两种物质分子的区别，且提取液中还有药物等其它成分，计算结果只作近似值参考，主要还由实验决定。
例：计算72%（体积浓度）乙醇在50℃沸腾时其对应的外界压力（或需要的真空度）为多少？ 解：由前表知，72%体积浓度的乙醇换算为摩尔分数为44.3% 即XA=44.3%,而水的组分XB=1－XA=1－44.3%=55.7% 由溶剂或化工工艺设计手册“汽液平衡蒸汽压图”
【8】
查得
50℃时100%的乙醇蒸汽压为30KPa,即PA=30KPa；由饱和水的物性表查得同温度的水饱和水蒸汽的压力为12.58KPa，即PB=12.58KPa
∴乙醇的气相分压PA=PA·XA=30KPa×44.3%=13.29KPa
水的气相分压PB=PB·XB=12.58KPa×55.7%=7.01KPa
∴72%体积浓度的乙醇在50℃时溶液上方汽相总压为 P= PA＋PB=13.29＋7.01=20.3KPa
000
折合真空度为1－0.203=0.797≈0.8
此即72%体积浓度的乙醇水溶液在50℃沸腾时对应的真空度。
同理可计算出其它浓度乙醇在沸腾温度时所对应的真空度，兹将计算结果列表如下：
几种沸点温度下不同浓度乙醇（体积浓度） 所需对应的真空度