1. 相对挥发度(Relative Volatility)
在蒸馏过程中,相对挥发度(α)用于衡量两种组分(如乙醇和水)的挥发能力差异,计算公式为:
[
alpha = frac{P_{
ext{乙醇}} / x_{
ext{乙醇}}}{P_{
ext{水}} / x_{
ext{水}}}
]
其中:
ext{乙醇}}) 和 (P_{
ext{水}}) 分别为纯乙醇和纯水在相同温度下的饱和蒸气压,ext{乙醇}}) 和 (x_{
ext{水}}) 为液相中各组分的摩尔分数。简化情况:若两种组分形成理想溶液(如乙醇-水在低浓度时),且液相中乙醇浓度较高((x_{
ext{乙醇}} approx 1)),则:
[
alpha approx frac{P_{
ext{乙醇}}}{P_{
ext{水}}}
]
示例:在25℃时,乙醇的蒸气压为44.6 mmHg,水的蒸气压为23.8 mmHg,此时:
[
alpha = frac{44.6}{23.8} approx 1.87
]
这表明乙醇比水更易挥发。
2. 亨利定律常数(Henry's Law Constant)
若挥发系数指物质从液相到气相的分配能力,可用亨利定律常数 (H) 表示:
[
H = frac{P}{C}
]
其中:
应用:对于稀溶液,可通过实验测定 (P) 和 (C) 后计算 (H)。例如,乙醇在水中的亨利常数约为 (5.0
imes 10^{-3},
ext{atm} cdot
ext{m}^3/
ext{mol})(25℃)。
3. 挥发速率(Evaporation Rate)
挥发速率通常与环境条件(温度、表面积、气流)相关,经验公式为:
[
E = k cdot A cdot (P_{
ext{vap}}
]
其中:
示例:在通风良好的环境中,乙醇的挥发速率与其蒸气压成正比。
4. 关键参数:乙醇的蒸气压
乙醇的挥发能力直接依赖于其饱和蒸气压,可通过安托万方程计算:
[
log P_{
ext{vap}} = A
]
其中 (A=8.20417),(B=1642.89),(C=230.300)(适用于-2~100℃),(T) 为温度(℃),结果单位为 mmHg。
示例:25℃时,计算得 (P_{
ext{vap}} approx 44.6 ,
ext{mmHg})。
根据具体需求选择合适的定义和公式,并结合实验数据或文献值进行估算。