水蒸氣蒸餾的原理

在含有幾種不互溶的揮發(fā)性物質(zhì)混合物中，每一組分i 在一定溫度下的分壓pi即是在同一溫度下的該化合物單獨(dú)存在時(shí)的蒸氣壓pi0 ： 

pi = pi0 

而不是取決于混合物中各化合物的摩爾分?jǐn)?shù)。這就是說該混合物的每一組分是獨(dú)立地蒸發(fā)的。這一性質(zhì)與互溶液體的混合物（即溶液）*不同，互溶液體中每一組分的分壓即是該化合物單獨(dú)存在時(shí)的蒸氣壓與它在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積〔Raoult定律]。 

根據(jù)Dalton定律，與一種不互溶混合物液體對(duì)應(yīng)的氣相總壓力p總即是各組成氣體分壓的總和，所以不互溶的揮發(fā)性物質(zhì)的混合物總蒸氣壓如方程式所示： 

p總 = p1 + p2 + …… + pi 

從上式可知任何溫度下混合物的總蒸氣壓總是大于任一組分的蒸氣壓，由于它包括了混合物其它組分的蒸氣壓。由此可見，在相同外壓下，不互溶物質(zhì)的混合物的沸點(diǎn)要比其中沸點(diǎn)低組分的沸騰溫度還要低。 

 

水蒸汽蒸餾中冷凝液的組成由所蒸餾的化合物的分子量以及在此蒸餾溫度時(shí)它們的相應(yīng)蒸氣壓決定。水蒸氣蒸餾效果要優(yōu)于一般蒸餾和重結(jié)晶: 

m表示氣相下該組分的質(zhì)量 

M表示該組分物質(zhì)摩爾質(zhì)量 

p表示純物質(zhì)的蒸氣壓 

m(s)/m(水)=p0(s)M（s）/p(水)M（水） 

鑒于通常有機(jī)化合物的分子量要比水大得多，即使有機(jī)化合物在100攝氏度只有5mmHg的蒸氣壓，用水蒸氣蒸餾亦可獲得良好的效果。 

對(duì)于水和溴苯的混合物，在 95°C時(shí)溴代苯和水的混合物蒸氣壓分別為p溴苯= 16kpa和p水= 85.3kpa，分子相對(duì)質(zhì)量分別為M溴苯=157、M水=18，其餾出液的組成可從方程式（1）計(jì)算獲得： 

m溴苯:m水 =(16×157)/( 85.3×18)=1.635/1 

由此，在餾出液中，溴苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 

1.635/( 1+ 1.635 )=62 % 。 

結(jié)果，盡管在蒸餾溫度時(shí)溴苯的蒸氣壓很小，但由于其相對(duì)分子質(zhì)量大，按質(zhì)量計(jì)在水蒸氣蒸餾液中溴苯要比水多。