ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

Transcript

1 ΦΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι Ενότητα 6 η - Β ΜΕΡΟΣ ΔΙΑΛΜΑΤΑ Όνομα καθηγητή: ΕΑΓΓΕΛΙΟ ΒΑΣΙΛΙΚΗ Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων και Διατροφής του Ανθρώπου

2 ΣΤΟΧΟΙ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Στόχος (): Κατανόηση των εννοιών: υγρά διαλύματα, απόσταξη Στόχος (): Τι αναμένουμε κατά την πραγματοποίηση μιας απόσταξης; Στόχος (3): Βελτιστοποίηση της διαδικασίας απόσταξης

3 ΓΡΑ ΔΙΑΛΜΑΤΑ. Πτητικός μόνο ο διαλύτης Η τάση ατμών του διαλύματος εξαρτάται από την πτητικότητα του διαλύτη Ν. Raoult: Ισχύει για τα ιδανικά διαλύματα. Πτητική η διαλυμένη ουσία Γι αυτά ισχύει: πό σταθερή πίεση με αύξηση της θερμοκρασίας οι διαλυτότητες ελαττώνονται. Συμπέρασμα: η διάλυση αερίου σε υγρό είναι διαδικασία εξώθερμη.! Απομάκρυνση αερίων από υγρά με βρασμό.

4 ΓΡΑ ΔΙΑΛΜΑΤΑ() Πτητική η διαλυμένη ουσία (συνέχεια) πό σταθερή θερμοκρασία με αύξηση της πίεσης οι διαλυτότητες αυξάνονται. Ισχύει ο Νόμος του Henry: «σε μια δεδομένη θερμοκρασία το γραμμομοριακό κλάσμα ενός αερίου στο κεκορεσμένο διάλυμα του σε υγρό με το οποίο δεν αντιδρά είναι απευθείας ανάλογο με την πίεση της αέριας φάσης η οποία βρίσκεται σε ισορροπία με το διάλυμα» Χ=Κ Ρ ή Ρ=Κ Χ Όπου Κ, Κ : σταθερές Henry, εξαρτώνται από θερμοκρασία! Προϋποθέσεις εφαρμογής του Νόμου Henry.! Οι σχέσεις ισχύουν και για άλλες μονάδες συγκέντρωσης (C=Κ c Ρ)

5 ΓΡΑ ΔΙΑΛΜΑΤΑ(3) 3. Πτητικά τόσο ο διαλύτης όσο και η διαλυμένη ουσία Σύσταση στην υγρή φάση Για το διαλύτη: Για τη διαλυμένη ουσία: Συνολικά: ( ) ( ) = +

6 ΓΡΑ ΔΙΑΛΜΑΤΑ(4) 3. Πτητικά τόσο ο διαλύτης όσο και η διαλυμένη ουσία Σύσταση στην υγρή φάση (συνέχεια) πάρχουν και αποκλίσεις από το Ν. Raoult. Τότε: θετικές αρνητικές

7 ΓΡΑ ΔΙΑΛΜΑΤΑ(5) 3. Πτητικά τόσο ο διαλύτης όσο και η διαλυμένη ουσία Σύσταση στην αέρια φάση Βάσει του Ν. Dalton ισχύουν τα παρακάτω: Για το διαλύτη: Για τη διαλυμένη ουσία: Τελικά: ιδανικό Y ιδανικό Y )Y ( Dalton... /...N.Raoult

8 ΓΡΑ ΔΙΑΛΜΑΤΑ(6) 3. Πτητικά τόσο ο διαλύτης όσο και η διαλυμένη ουσία Σύσταση στην αέρια φάση (συνέχεια) ΑΖΕΟΤΡΟΠΙΚΟ ΜΙΓΜΑ στο Μ

9 ΑΠΟΣΤΑΞΗ Τεχνική διαχωρισμού μίγματος υγρών με διαφορετικά σημεία ζέσεως. γρό βράζει όταν η πίεση των ατμών του γίνει ίση με την εξωτερική. γρό διάλυμα βράζει σε σταθερή Τ μέχρι να εξατμιστεί το υγρό, όταν ο ατμός και το υγρό έχουν την ίδια σύσταση.

10 ΑΠΟΣΤΑΞΗ() γρές ουσίες με υψηλές πιέσεις ατμών βράζουν σε χαμηλές Τ. Κατά την απόσταξη και επειδή ο ατμός περιέχει σε μεγαλύτερη αναλογία το πιο πτητικό συστατικό, το σημείο ζέσεως του υγρού υπολείμματος συνεχώς θα αυξάνεται.

11 ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ απόσταξη σε βαθμίδες που δίνει απόσταγμα πλουσιότερο στο πιο πτητικό συστατικό. Κ. KONOVALOFF Για δεδομένη Τ, το πιο πτητικό συστατικό θα βρίσκεται σε μεγαλύτερη αναλογία στην αέρια φάση από ότι στην υγρή.

12 ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ() Για μη ιδανική συμπεριφορά

13 ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ(3) πολογισμός αριθμού εσωτερικών πλακών Εξίσωση Fenske: - α Αρχή : - - Πλάκα : n f f n n n n n - n : ά log α ) ( ) ( log n f f

14 ΔΙΑΛΜΑΤΑ ΖΕΓΟΣ ΓΡΩΝ. Τα δύο υγρά είναι ΠΛΗΡΩΣ αναμιγνυόμενα Ισχύουν όσα ειπώθηκαν στις προηγούμενες διαφάνειες. Τα δύο υγρά είναι ΜΕΡΙΚΩΣ αναμιγνυόμενα 3. Τα δύο υγρά να είναι ΜΗ ΑΝΑΜΙΓΝΟΜΕΝΑ

15 ΔΙΑΛΜΑΤΑ ΖΕΓΟΣ ΓΡΩΝ(). Τα δύο υγρά είναι ΜΕΡΙΚΩΣ αναμιγνυόμενα Για μια περιοχή συγκεντρώσεων υπάρχουν υγρές φάσεις με διαφορετική σύσταση η οποία παραμένει σταθερή για δεδομένη θερμοκρασία. Με τη προσθήκη επιπλέον ποσότητα του ενός συστατικού αλλάζει ο σχετικός όγκος των φάσεων αλλά όχι η σύσταση. Κρίσιμη θερμοκρασία μίξης Τ κ

16 ΔΙΑΛΜΑΤΑ ΖΕΓΟΣ ΓΡΩΝ(3). Τα δύο υγρά είναι ΜΕΡΙΚΩΣ αναμιγνυόμενα Γενικά όλα τα συστήματα έχουν Τκ, συνήθως όμως δεν είναι και οι αντιληπτές.

17 ΔΙΑΛΜΑΤΑ ΖΕΓΟΣ ΓΡΩΝ(4). Τα δύο υγρά είναι ΜΕΡΙΚΩΣ αναμιγνυόμενα Η προσθήκη τρίτης ουσίας επηρεάζει την αμοιβαία διαλυτότητα των δύο αρχικών υγρών, την Τκ αλλά και τη σύσταση των υγρών φάσεων στην Τκ. Πιο συγκεκριμένα: Ουσία διαλυτή σε απ τα υγρά: αμοιβαία διαλυτότητα, άνω Τ κ, κάτω Τ κ Ουσία διαλυτή και στα υγρά: αμοιβαία διαλυτότητα, άνω Τ κ, κάτω Τ κ Μικρές ποσότητες ουσίας μεγάλες αλλαγές στην Τκ.

18 ΔΙΑΛΜΑΤΑ ΖΕΓΟΣ ΓΡΩΝ(5) 3. Τα δύο υγρά να είναι ΜΗ ΑΝΑΜΙΓΝΟΜΕΝΑ ολ το κάθε συστατικό βράζει σε μικρότερη θερμοκρασία στο μίγμα από ότι αν ήταν μόνο του. Ρ =x Ρ ολ και Ρ =x Ρ ολ x x Απόσταξη με υδρατμούς: προϋποθέσεις, πλεονεκτήματα, εκτέλεση. n n w w M M

19 ΕΠΙΛΣΗ ΑΠΟΡΙΩΝ ΚΑΙ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

20 ΛΕΞΕΙΣ - ΚΛΕΙΔΙΑ απόσταξη κλασματική απόσταξη κλασματικές στήλες διαγράμματα σημείου ζέσεως- συνθέσεως

21 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Γιαννακουδάκης, Δ.Α. & Γιαννακουδάκης, Π.Δ. (996) Επίτομη Φυσικοχημεία, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη. Κατσάνος, Ν.Α. (999) Φυσικοχημεία: Βασική θεώρηση, Εκδόσεις Παπαζήση, Αθήνα. Καραϊσκάκης, Γ. (995) Φυσικοχημεία, Εκδόσεις Τραυλός-Κωσταράκη, Αθήνα. Atkins,.W. (986) hysical Chemistry, Oxford University ress.

22 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ() Προβιδάκη-Μολίνου, Ι., Χαβρεδάκη, Β. και Κούτσελος, Α. (993) Εργαστηριακές Ασκήσεις Φυσικοχημείας, Πανεπιστήμιο Αθηνών, Αθήνα. Μπιλιαδέρης, Κ.Γ. (994) Φυσικοχημεία Τροφίμων- Πανεπιστημιακές παραδόσεις, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Τμήμα Γεωπονίας, Θεσσαλονίκη.