Distillazione in corrente di vapore

A/p°B = XA/ XB

Indicando con nA e nB rispettivamente il numero di moli di A e di B dei vapori liberati dalla miscela in ebollizione e, dato che per definizione, XA = nA/ nA +nB  e XB = nB/ nA +nB  si ha:

A/p°B = nA/nB

tale equazione ci fornisce la composizione del vapore emesso dalla miscela in ebollizione dei due liquidi A e B completamente insolubili dal momento che esprime il rapporto tra il rispettivo numero di moli nella fase gassosa. Sostituendo al numero di moli di ciascuna sostanza il rapporto tra il suo peso in grammi e il peso molecolare si ha:

A/p°B = gA/MA/ gB/ MB = gAMB/ gB MA in cui gA e gB è il peso in grammi del liquido A e del liquido B nel vapore e MA e MB sono i rispettivi pesi molecolari.

Da tale equazione otteniamo:

gA/ gB = p°A MA/ p°B MB

In quest’ultima relazione si nota che il peso di un liquido nella fase vapore è tanto maggiore quanto maggiori sono la sua pressione di vapore e il suo peso molecolare. Ciò spiega l’utilità dell’acqua come secondo componente per estrarre una sostanza da un miscuglio, per distillazione in corrente di vapore, in quanto sia il suo peso molecolare, che la sua pressione di vapore sono piuttosto bassi e quindi sarà alta la quantità dell’altra sostanza che passa nella fase di vapore.

Esercizio:

Sotto la pressione totale di 730 mmHg una miscela di acqua-naftalina bolle alla temperatura costante di 98°C. A questa temperatura la pressione di vapore dell’acqua è uguale a 707 mm Hg. Calcolare la percentuale in peso della naftalina nel distillato.

La pressione di vapore della naftalina è pari a 730 – 707 = 23 mm Hg.

Applichiamo la relazione:

nacqua/ nnaftalina =p°acqua/ p°naftalina

sostituendo i dati si ha:

nacqua/ nnaftalina = 707/ 23 = 30.7

Tale risultato indica che la composizione del vapore emesso dalla miscela in ebollizione, corrisponde a 30.7 moli di acqua per ogni mole di naftalina. Poiché il peso molecolare dell’acqua è pari a 18 g/mol mentre quello della naftalina è pari a 128.2 g/mol si può affermare che la composizione del vapore emesso dalla miscela in ebollizione corrisponde a 30.7 x 18 = 552.6 g di acqua e 1 x 128.2 = 128.2 g di naftalina. Per calcolare infine la percentuale di naftalina nel distillato, si tiene conto che la massa totale è pari a 128.2 + 552.6 = 680.8 g. Pertanto la percentuale di naftalina nel distillato è pari a 128.2 x 100/ 680.8 = 18.8 %

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Author: Chimicamo

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