Получение дейтерия и тяжелой воды

температуре. По мере нагревания жидкости скорость испарения увеличивается. При температуре, при которой давление пара жидкости становится равным внешнему давлению, испарение происходит уже не только с поверхности, но и в ее толще. Внутри жидкости при этом начинают образовываться пузырьки пара, быстро поднимающиеся вверх. Говорят — жидкость кипит. Любое индивидуальное жидкое вещество имеет вполне определенную, характерную для него температуру кипения. Вода при атмосферном давлении, равном 76 сантиметрам ртутного столба, кипит при 100 градусах, этиловый спирт—при 78,3, а глицерин—при 290 градусах. При этих температурах давление пара воды, эфира и глицерина равно атмосферному давлению. Пар над кипящей чистой жидкостью имеет тот же химический состав, что и жидкость, из которой он образуется (имеется в виду, что жидкость при кипении не разлагается и не изменяет своего химического состава).

Теперь возьмем две жидкости, например, бензол и толуол. Бензол имеет температуру кипения 80,4 градуса, толуол 110,6 градуса. Смешаем их в равных количествах и нагреем. Такая смесь закипит примерно при 92 градусах. Будем продолжать нагревание пока столбик ртути в термометре не поднимется до 93 градусов. Образующийся при этом пар направим в холодильник, где он сконденсируется снова в жидкость. Это будет первая фракция. Анализ ее показывает, что бензола там содержится уже не 50 процентов, как в исходной смеси, а 70 процентов. Между точками кипения смеси от 93 до 94 градусов можно собрать вторую фракцию; от 94 до 95 градусов — третью и так далее.

Если первую фракцию снова нагреть, то она закипит уже при более низкой температуре — около 87 градусов. Как и в первом случае, сконденсируем пар, образовавшийся при нагреве фракции 87—88 градусов. Собранный после холодильника конденсат содержит бензола уже более 80 процентов и менее пятой части приходится в нем на долю толуола. Повторяя с первой и другими фракциями такие же операции еще несколько раз, в конце-концов можно снова из смеси выделить чистый бензол.

Подобный метод фракционного разделения возможен только при условии, что жидкая смесь и образующийся при ее кипении пар имеют различный состав. Пар должен быть обогащен молекулами низкокипящего вещества, а кипящая смесь — молекулами высококипящего вещества. Если составы жидкой смеси и насыщенного пара над ней будут одинаковы, то разделение смеси на составляющие ее части путем фракционной перегонки невозможно.

Чтобы ускорить процесс разделения и сделать его непрерывным, на практике используют так называемые фракционные колонны. Принцип действия фракционной колонны состоит в следующем. Внизу такой колонны имеется куб, в котором разделяемая смесь доводится до кипения (рис.7). Из куба пары поступают внутрь колонны и

Страница 2 of 9« First...23...Last »