沸点の物性値とずれる訳

質問

こんにちは理系大学に通うものです。

先日実験をやりどうも腑に落ちない事があります。
みなさんもしよければ協力をお願いします。

ベンゼンと安息香酸の混合溶液から分離し油層のベンゼンを
蒸留するという実験でした。ベンゼンの沸点の物性値は80.1℃
なのに対し私たちの班では75℃ほどという結果がでしまいました。
普通不純物があれば沸点が上昇するはずですが沸点が降下してしまいました。
どうしてなのでしょうか？

回答No.2

loveobo · ベストアンサー

数日前にも似たご質問 q=259756 がありましたが、沸点上昇は「不揮発性の
物質が溶解している溶液」で起きる現象です。ベンゼンの沸点付近でしたら、
安息香酸は不揮発性物質とみなせるかもしれませんが（ここは自信なし）、
ベンゼン溶液の温度が80.1℃より高くなるまで蒸気圧が１気圧に達しない
（沸騰しない）のが沸点上昇で、留出口に設置した温度計の示度とは別問題
かと思います。

さて、沸点が文献値より低かった理由ですが、留出口で１気圧における気液平衡
が成立しているときに温度計は沸点を示します。温度計の位置や保温が悪くて
蒸気が冷えてしまった可能性を q=259756 で rei00さんが指摘されています。
蒸留装置は大気圧に開放されているはずですが、うっかり密閉系にしたりすると、
過熱蒸気が生じて沸点以上を示す（圧力釜の原理）こともあります。

水が混入して、共沸が起きていた可能性はいかがですか？　便覧をご覧になると
ベンゼン-水の共沸温度がみつかると思います。水と共沸していれば、冷却管を
流れる凝縮液が油水分離して濁るのが見えるでしょう。

余談ですが、学生実験で安易にベンゼンが使われることを残念に思います。
よろしければ q=149733 をご参照ください。 共沸でGoogle検索してみたら、
共沸の実験材料に 四塩化炭素まで使われるようで、目を疑ってしまいました。

お礼

丁寧な回答本当にありがとうございました。
大変役立たせていただきました。

そうですね。よく考えてみたらベンゼンを安易に使うのは
困りますね。今度教授に意見してみようと思います。

回答No.5

danpoylmer

私も同じように蒸留をして沸点が文献値よりも低いことがあります。私が蒸留した場所はかなり高い山の山頂(学校が山中にあるので・・）、しかも温度計はアルコール温度計だったため、大気圧中で測定した文献値より10℃近く下でした。気圧の変化もありますが、アルコール温度計は水銀温度計よりも、２，３℃下を表したりしますよ。気圧を侮ってはいけません！私の経験ですが・・・

お礼

回答ありがとうございます。

大気圧。正直侮っていました。
よす調べて見ます。

回答No.4

shinya-t

こんにちは
僕も薬品は違いますが、蒸留精製をしてます。
沸点が下がることも多々、経験しています。
問題としては
1．沸点が上がるという規制事実にとらわれていませんか？
2．不純物は安息香酸だけですか？
3．蒸留装置には問題はありませんか？(例えば、熱が逃げるようなことがあったり)
ほかにも色々原因が考えられます。tommy51さんの班員が皆で考えてみてはいかがでしょうか？
僕の経験上、上記の３の原因が沸点を下げている原因だと考えられます。
では、実験、頑張ってください！

お礼

班員全員で考えて見ますね。

今後も何かとお世話になる事もあるとは思いますが
その時はよろしくお願いします。

回答本当にありがとうございました。

回答No.3

kmcc

沸点に関係してくる要素として、
圧力もあります。
通常、大気圧下で設定されているテキスト等の値は、
理論上の大気圧であり、実際は環境によって異なります。
それと、共沸溶液の性質が関係してきます。
共沸溶液の性質については、
ムーア　基礎物理化学（上）　東京化学同人　
を参考にしてみてください。

お礼

回答どうもありがとうございます。

大気圧でそれほどまで変わるものかなぁと思っていました。
調べて見ます。

回答No.1

k-family

まず、
＞普通不純物があれば沸点が上昇する
というのは間違いです。”普通（と言うか多くは）”下降します。

どうしてなのか、は忘れてしまいましたが、このような現象を共沸現象と言い、一般には温度が下がる様です。まれに上昇することもあったような気がします。
普通、沸騰中は温度が一定になりますが、共沸の場合は完全には一定になりません。
この実験の目的はまさにこの共沸＆分留の実験では無いでしょうか。理論はテキストで・・・（回答にならない回答でごめんなさい、二十数年前のことなので）

お礼

回答本当にありがとうございました。

確かに固定観念にとらわれていました。

これを期にもっと化学が知りたくなりました。

回答本当にありがとうございました。