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 蒸留をするとき、温度計球部は枝つきフラスコの枝よりも少し下にくるようにしますが、これは一体何の温度を計っているのでしょうか。教えてください。

gooドクター

A 回答 (3件)

蒸気の温度ですが、本来は「気液平衡」の温度を測るものです。

純度が高くなると気液平衡の温度が理論値になります。
それより低いのは「前留」として捨て、理論値より高くなったら「後留」を少し取ってから蒸留を終えます。
位置が枝より少し低いのはこの位置だと気体と液体とが両方存在するからです両方存在しないと「気液平衡」を測定していることになりません。
蒸溜中常に温度計から液体が少しずつ垂れる状態での温度を測ります。
m(_ _)m
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化学工学の分野の人でなく、合成化学の分野の人は、合成した化合物の同定の手段の一つに、沸点や蒸気圧を使うことがあります。


その時の、圧力と温度の計り方の決め事(ルール)と(私は)理解しています。

さて、気液平衡を論じる場合、どこの温度を測るのが正しいかというと、
液深ゼロの液温 を測定する必要があります。

特に、減圧蒸留の場合、液深ゼロというのは、大きな意味を持ちます。
フラスコの中の液体の深さに応じて、比重分の圧力が加わり、液体の表面の圧力は、
気相部の圧力と同じだとしても、実際加熱されて沸騰する底の方は、より圧力が高く、沸点(平衡温度)も、高くなるからです。
この液深による誤差を取り除き、気相部の圧力での、平衡温度(液深ゼロの液温)を厳密に測定するためには、以下の方法をとります。
「コットレルポンプ」と言われる液体循環メカニズム付きのフラスコで、気液混相の泡液を気相部の温度計にぶつけて温度を測定します。
そして、重要なのは、この時の組成は、液相部(釜)の組成に対応した気液平衡であると言うことです。

こういった、本来の手順を踏めない場合に、比較的簡易に、平衡温度を近似的に求められる方法として、気相部の温度を測定することがあります。

フラスコの枝のところの、気相部の温度を測っているのは、枝から出てくるガス組成での気液平衡(に近い)温度ですので、その瞬間の留出(液)組成に対応した気液平衡温度を測定して(いるつもり)だということです。

保温が不完全で、フラスコ内をガスが上昇するに連れ、フラスコ表面で分縮が発生している(通常のケース)で、有効な温度測定法です。

完全な保温がなされていたり、大きすぎるオイルバスでの加熱で、フラスコ内よりもフラスコの外の方が温度が高かったりする場合には、分縮が発生せず、フラスコの気相面がカラッとしてきます。この様な場合には、枝部分での気相温測定は意味を持ちません。
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蒸気の温度だと思います。

蒸留の行われているとき、気相と液相が熱平衡の状態にあると考えるのでしょう。

たとえば、水とエタノールの混合物からエタノールを分留するとき、過熱によって加えられた熱量は、水およびエタノールの温度上昇に使われますが、エタノールの沸点で、エタノールの気化熱にも使われ、エタノール蒸気は温度上昇が保留されると思うのです。すなわち、蒸気の温度が上昇するのは、容器内の相が完全に気相になってからだと考えます。
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