Sydney Young

Zusammensetzung der Flüssigkeits- und der Dampfphase. Experimentelle Bestimmungen

Wenn zwei verdampfbare Flussigkeiten — einerlei ob vollig, teilweise oder nicht-mischbar — zusammen einem Vakuum, z. B. dem uber dem Quecksilber eines Barometerrohres ausgesetzt werden, so tritt Verdampfung ein, und die zuruckbleibende Flussigkeit hat in der Regel eine andere Zusammensetzung als der Dampf. Die Zusammensetzung von Flussigkeit und Dampf ist nur dann die gleiche, wenn die Flussigkeiten eine Mischung mit Maximum- oder Minimumdampfdruck und dementsprechend mit konstantem Siedepunkt bilden, und wenn sie gerade in diesem besonderen Mischungsverhaltnis in das Vakuum eingefuhrt wurden. In allen anderen Fallen ist der Dampf an derjenigen von den beiden Komponenten, in die sich die Flussigkeit bei der Destillation zu trennen strebt, reicher, die leichter verdampfbar ist. Diese beiden Komponenten konnen entweder die beiden Stoffe selbst sein, aus denen die Mischung ursprunglich gebildet wurde, oder einer von diesen Stoffen und eine Mischung der beiden, welche einen konstanten, hoheren oder tieferen Siedepunkt als jeder der beiden ursprunglichen Bestandteile der Mischung hat.

Verschiedene Formen des Aufsatzes (Fortsetzung)

Wenn man den Aufsatz mit Wasser oder einer anderen Flussigkeit umgibt, deren Temperatur ein wenig uber dem Siedepunkt des fluchtigeren Bestandteiles gehalten wird, so das der Dampf noch hindurchstromen kann, so wird eine betrachtliche Verbesserung in der Trennung erzielt. Die Temperatur des Bades erfordert allerdings eine sehr sorgfaltige Regulierung, wenn die Siedepunkte der Bestandteile naher zusammenliegen, oder wenn ein Bestandteil im grosen Uberschus vorhanden ist, denn in beiden Fallen wurde ein Temperaturabfall um Bruchteile eines Grades vollstandige Kondensation des Dampfes bewirken, wahrend ein ebenso kleiner Temperaturanstieg jegliche Kondensation verhindern wurden, so das uberhaupt keine Fraktionierung stattfinden konnte.

Beziehungen zwischen den Siedepunkten des Rückstandes und des Destillates

Wenn fur Mischungen zweier Substanzen die Kurve konstruiert worden ist, welche die Beziehungen zwischen Siedepunkt und molekularer Zusammensetzung darstellt, und wenn die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der flussigen Mischung und der ihres Dampfes bekannt ist, so kann der Siedepunkt des Destillates aus der Kurve abgelesen werden. Wir haben gesehen, das man bei zwei chemisch nahe verwandten Stoffen als sicher annehmen darf, das die Siedepunkte von Mischungen aus den Dampfdrucken der Bestandteile berechnet werden konnen, und das Browns Formel die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der Flussigkeit und des Dampfes mit groser Genauigkeit wiedergibt, wenn man als Wert der Konstanten c das mittlere Verhaltnis der Dampfdrucke einsetzt.

Methoden zur Bestimmung der Zusammensetzung konstant siedender Gemische

Im letzten Kapitel ist gezeigt worden, wie die Zusammensetzung einer azeotropen Mischung aus dem Gewicht des unter der Mitteltemperatur ubergehenden Destillates bestimmt werden kann, wenn eine Mischung von bekannter Zusammensetzung destilliert wird. Diese Methode ist meistens, aber nicht immer anwendbar.

Siedepunkte von Flüssigkeitsgemischen

Es ist schon gesagt worden, das der Siedepunkt einer reinen Flussigkeit unter einem gegebenen Druck entweder nach der statischen oder nach der dynamischen Methode bestimmt werden kann, da die Kurve, die die Beziehung zwischen Temperatur und Druck angibt, nicht nur den Dampfdruck der Flussigkeit bei verschiedenen Temperaturen, sondern auch ihre Siedepunkte unter verschiedenen Drucken angibt. Diese Feststellung gilt gleicherweise fur die Siedepunkte irgendeiner gegebenen Mischung unter verschiedenen Drucken.

Theoretische Betrachtungen über die Zusammensetzung der Flüssigkeits- und Dampfphase

Es ist gezeigt worden, das, wenn zwei Flussigkeiten zusammen in einen geschlossenen, evakuierten Raum gebracht werden, der Dampfdruck und der Siedepunkt nur dann aus den Dampfdrucken der Komponenten genau berechnet werden kann, wenn a) die Flussigkeiten nicht mischbar, oder b) in allen Verhaltnissen mischbar sind und keine Temperatur- oder Volumanderung bei ihrer Mischung zeigen, was allgemein nur dann der Fall ist, wenn die Substanzen chemisch nahe verwandt sind. Eine ahnliche Feststellung kann bezuglich der Zusammensetzung des aus dem Gemisch der beiden Flussigkeiten entwickelten Dampfes gemacht werden.

Indirektes Verfahren zur Trennung der Bestandteile einer konstant siedenden Mischung

Es ist gezeigt worden, das in vielen Fallen die beiden Bestandteile einer Mischung sich infolge der Bildung eines konstant siedenden Gemisches durch fraktionierte Destillation nicht trennen lassen. Es ist in diesem Falle manchmal moglich, durch Zusatz einer dritten Substanz und darauf folgende Destillation der Mischung einen der Bestandteile zu entfernen1.

Richtlinien zur Ausführung einer fraktionierten Destillation. In zwei Bestandteile trennbare Mischungen

Es ist festgestellt worden (S. 72), das wenn eine Mischung zweier Substanzen erhitzt wird, der Dampf an dem fluchtigeren der beiden Bestandteile, in die die Flussigkeit zu trennen ist, reicher ist als die Flussigkeit1. Diese Bestandteile konnen entweder die ursprunglichen Stoffe, die miteinander gemischt worden waren, oder eine konstant siedende Mischung und einer der ursprunglichen Stoffe sein.

Der Siedepunkt einer reinen Flüssigkeit

Es gibt zwei Methoden, mit denen der „Siedepunkt“ einer Flussigkeit bei einem gegebenen Druck bestimmt werden kann: Die statische und die dynamische. Nach der 1. Methode werden die von dem Dampf der Flussigkeit ausgeubten Drucke bei einer Reihe von Temperaturen bestimmt und gegen die Temperaturen aufgetragen. Die durch diese Punkte gezogene Kurve heist „Dampfdruckkurve“(Abb. 17).

Destillation von Mischungen von Äthylalkohol und Wasser

Ein sehr groser Teil des zur Zeit produzierten Alkohols wird durch Garung von Zucker, der von Weintrauben, Zuckerruben, Melasse, Getreide oder Holz herstammt, dargestellt. Die Form des zur Destillation benutzten Apparates hangt von der Natur der vergorenen Flussigkeit und der erforderlichen Qualitat des Fertigproduktes ab. Vom Gesichtspunkt des Destillateurs aus lassen sich die in den zu destillierenden Flussigkeiten enthaltenen Stoffe in 3 Klassen einteilen. 1. die fluchtigen Garungsprodukte: 1–12% Athylalkohol, kleine Mengen hohere Alkohole im Betrage von etwa 0,05–0,7% des Rohsprits, hauptsachlich Isoamylalkohol, Amylalkohol und kleinere Mengen Propylalkohol, Aldehyde, Sauren, Ester und Furfurol; 2. grose Mengen Wasser, 3. der feste, aus den benutzten Rohstoffen und der Hefe stammende Ruckstand. Die Darstellung eines durch Destillation soweit wie moglich von Wasser und den Nebenerzeugnissen der Garung befreiten Alkohols wird in zwei getrennten Stufen ausgefuhrt: 1. die eigentliche Destillation, d. h. die Abtrennung der fluchtigen von den nichtfluchtigen Bestandteilen der gegorenen Maische durch Kochen in einem geeigneten Gefas. 2. Die Rektifikation, die Abtrennung des Athylalkohols und der anderen fluchtigen Garungsprodukte in moglichst reinem Zustande mittels der Fraktionierung.