Kas ksüleen seguneb veega? Lahustuvus, tihedus ja faaside eraldamine

Ei, ksüleen ei segune veega - see lahustub vaid vähesel määral, üksikute isomeeride avaldatud lahustuvusväärtused jäävad 25 kraadi juures üldiselt vahemikku 160–200 mg liitri kohta. Ksüleen on ka vähem tihe kui vesi, ligikaudu 0,86–0,88 g/ml, võrreldes vee 1,0 g/ml, nii et lahustumata ksüleenifaas moodustab tavaliselt ülemise orgaanilise kihi, kui kahel vedelikul on piisavalt aega eralduda. See kombinatsioon - madal lahustuvus pluss väiksem tihedus - on põhjus, miks ksüleen ja vesi eralduvad pärast piisavat settimisaega tavaliselt kaheks erinevaks faasiks, mitte ei moodusta stabiilset segu.

Kas ksüleen on vees lahustuv? Lühike vastus

Ksüleen ei lahustu vees üheski praktilises mõttes, kuigi see pole ka molekulaarsel tasemel täiesti lahustumatu. CDC toksiliste ainete ja haiguste registri agentuuri (ATSDR) andmetel ei segune ksüleen veega hästi, kuigi see seguneb kergesti alkoholi ja paljude teiste orgaaniliste kemikaalidega. Täpsem pilt on see, et ksüleen lahustub vees ainult mikrokogustes -, mõõdetuna osades miljoni kohta, mitte mis tahes tähendusliku fraktsioonina -, mistõttu keemikud kirjeldavad seda "praktiliselt lahustumatuna", mitte väites, et lahustuvus on null. See eristus on oluline, kuna veebiaruteludes esitatakse need mõnikord vastuoluliste väidetena, kuigi tegelikult on mõlemad õiged: ksüleenil on väike mõõdetav lahustuvus, mis on siiski liiga madal, et seda keemias või tööstuses kasutatavate töömääratluste järgi lahustuvaks pidada.

Ksüleeni vees lahustuvuse andmed isomeeri järgi

Ksüleeni lahustuvus vees varieerub isomeeriti veidi, avaldatud väärtused jäävad 25 kraadi juures vahemikku 160–200 mg liitri kohta. Allolev tabel koondab Maailma Terviseorganisatsiooni ja NIST/IUPACi lahustuvuse andmebaasi, kahe ksüleeni füüsikaliste omaduste kõige sagedamini tsiteeritud viiteallika, esitatud lahustuvuse näitajad.

Avaldatud vees{0}}lahustuvuse väärtused sõltuvad ksüleeni isomeerist, temperatuurist, mõõtmismeetodist ja - kaubanduslike toodete - täpsest koostisest. Praktilise käitlemise eesmärgil jääb ksüleen mis tahes tavalistes vormides vees vähelahustuvaks ja seda peetakse tavalistes tööstustingimustes segunematuks; väikesed erinevused isomeeride vahel ülaltoodud tabelis ei ole piisavalt suured, et muuta ksüleeni käitumist reaalses-hoidmises, transpordis või töötlemises.

Segatud ksüleen vs puhas ksüleeni isomeerid: kas see lahustub erinevalt?

Kaubanduslikul segaksüleenil ei ole ühtset universaalset vees{0}}lahustuvuse väärtust, kuna selle täpne koostis varieerub sõltuvalt tarnijast, klassist ja tootmisprotsessist. Segaksüleen on orto-, meta- ja para-ksüleeni ning etüülbenseeni segu, mis sisaldab tavaliselt 40–65% meta-ksüleeni ja ülejäänud kolm komponenti moodustavad suurema osa ülejäänud osast -, kuid täpne suhe on tooteti erinev. Sel põhjusel tuleks antud segatud ksüleenitoote vees{10}lahustuvuse näitajat hinnata selle toote spetsifikatsioonilehe ja ohutuskaardi (SDS) alusel, mitte käsitleda ühe fikseeritud numbrina, mis kehtib üldiselt.

Võib kindlalt väita üldist käitumist: kõigil ksüleeni isomeeridel ja etüülbenseenil on sama mitte-polaarne keemia, nii et segatud ksüleenisegu eraldub veest põhimõtteliselt samamoodi nagu puhas ksüleen, sõltumata täpsest isomeeride vahekorrast. Enamikul praktilistel käitlemise eesmärkidel - ladustamist, transporti, lekkereageerimist ja põhiprotsessi planeerimist - võib segatud ksüleeni käsitleda kui ksüleeni käitumist üldiselt vee suhtes, kuigi ostjad, kes nõuavad konkreetse toote täpset lahustuvust, peaksid seda küsima tarnija ohutuskaardilt, mitte tuginema üldisele avaldatud tootevalikule.

Ksüleeni tihedus vs. vesi: miks see hõljub

Ksüleen on vähem tihe kui vesi, mistõttu moodustab lahustumata ksüleenifaas tavaliselt ülemise orgaanilise kihi, kui kahel vedelikul lastakse eralduda, mitte ei vaju või segunevad. Üksikute isomeeride avaldatud tihedusväärtused jäävad toatemperatuuril vahemikku umbes 0,861 kuni 0,880 g/mL, vastavalt andmetele, mis on koostatud ligikaudu 0,0 liitri vee tihedusega. g/ml. ATSDRi meditsiinilise juhtimise juhised kinnitavad seda otseselt, märkides, et ksüleen on vähem tihe kui vesi ja hõljub pinnal, kui need kaks on kombineeritud.

See tiheduse erinevus tekitab üldiselt visuaalselt selgelt eristatava faaside eraldumise, mitte häguse emulsiooni. Kuna ksüleen ei lahustu vees ega ühti selle tihedusega, tekib kahe vedeliku segamisel ja neil settimisel tavaliselt pärast piisavat settimisaega kaks erinevat faasi, mitte piimjas, ajutiselt suspendeeritud segu, mida nähakse koos ainetega, mis on osaliselt segunevad või mis kergesti emulgeerivad. Praktikas võivad sellised tegurid nagu segamine, temperatuur või muude lahustite või lisandite olemasolu mõjutada selle eraldumise kiirust, seega tuleks enne puhta jaotuse eeldamist varuda settimisaega.

Miks ksüleen veega ei segune? Keemia selgitatud

Ksüleen ei segune veega, kuna see on mitte-polaarne molekul, samas kui vesi on tugevalt polaarne ja need kahte tüüpi molekulid ei suuda moodustada üksteise lahustumiseks vajalikke vesiniksidemeid. Veemolekule hoiab koos ulatuslik vesinikside, mis on tugev külgetõmme ühe veemolekuli osaliselt positiivsete vesinikuaatomite ja teise osaliselt negatiivsete hapnikuaatomite vahel. Ksüleen, aromaatne süsivesinik, mis koosneb kahe metüülrühmaga benseenitsüklist, ei oma samaväärset võimet moodustada veega vesiniksidemeid - selle elektronide jaotus on suhteliselt ühtlane, mistõttu polaarsus on väike või puudub üldse. See on põhimõtte "sarnane lahustab sarnast" keemiline alus: polaarsed lahustid, nagu vesi, lahustavad hästi teisi polaarseid aineid, samas kui mittepolaarsed ained, nagu ksüleen, lahustuvad palju kergemini teistes mitte-polaarsetes lahustites. Britannica andmetel on kaubanduslik ksüleen vees lahustumatu, kuid seguneb täielikult paljude orgaaniliste vedelikega -, mis on sama põhimõtte otsene näide, kuna need orgaanilised vedelikud on ise mitte-polaarsed või nõrgalt polaarsed.

Praktilised tagajärjed: kui oluline on ksüleeni veega segunematus

Ksüleeni ja sellega seotud aromaatseid lahusteid on kasutatud laboratoorsetes destilleerimismeetodites nafta ja muude süsivesinike proovide veesisalduse määramisel. Need meetodid põhinevad süsivesiniklahusti ja vee piiratud vastastikusel lahustuvusel, mis võimaldab eraldatud vett koguda ja mõõta, kui see ületab lahusti madala lahustuvuse piiri. Erinevad standardid ja tootetüübid võivad selleks otstarbeks määrata erinevad lahustisüsteemid, nii et ksüleeni mõistetakse kõige paremini ühe lahustina, mida selles üldises testimismeetodis tavaliselt kasutatakse, mitte ühe universaalse standardina.

Ksüleeni ladustamise ja käitlemise tavasid kujundab samuti sama omadus. Kuna lahustunud vesi, mis ületab ksüleeni madala lahustuvuse piiri, eraldub ja settib eraldiseisva veekihina säilituspaagi või trumli põhjas, võib ladustamise või transpordi ajal tekkinud niiskuse saastumine jätta nähtava veekihi, mis mõjutab toote kvaliteeti, kui seda korralikult ei hallata. See on üks põhjus, miks ksüleeni hoitakse tavaliselt suletud mahutites, mille üleminek on kontrollitud, piirates niiskust, mis võib aja jooksul siseneda ja koguneda.

Ksüleeni vees -lahustumatus mõjutab ka selle käitumist, kui see vette valgub, - kipub see pinnal hõljuma, selle asemel, et veesambas lahustuda või hajuda. See pinnal-ujuv käitumine on üks põhjusi, miks ksüleeni lekke{4}}reageerimise juhised keskenduvad üldiselt pinna piiramisele ja taastumisele.

Kas temperatuur mõjutab ksüleeni lahustuvust vees?

Ksüleeni lahustuvus vees muutub mõnevõrra temperatuuri tõustes, kuid mitte piisavalt, et muuta ksüleenvesi tavalistes tööstustingimustes{0}}segunevaks. Praktikas tähendab see, et ksüleeni saab käsitleda vees tõhusalt lahustumatuna temperatuurivahemikus, mida tavaliselt esineb ladustamisel, transportimisel ja tööstuslikul töötlemisel, kuigi täpsed laboratoorsed mõõtmised registreerivad erinevatel temperatuuridel veidi erinevaid väärtusi.

Korduma kippuvad küsimused

Kas ksüleen lahustub vees?

Ei, ksüleen ei lahustu vees praktilises mõttes. See on klassifitseeritud praktiliselt lahustumatuks, üksikute isomeeride avaldatud lahustuvusväärtused jäävad 25 kraadi juures üldiselt vahemikku 160–200 mg liitri kohta -, mis on piisavalt väike kogus, et ksüleen ja vesi eralduksid lahuse moodustamise asemel eraldi kihtideks.

Kas ksüleen on vees lahustuv?

Ksüleeni lahustuvus vees on väga madal, kuid mõõdetav, üldiselt on see üksikute isomeeride puhul sõltuvalt katsetingimustest vahemikus 160–200 mg/l. See on liiga madal, et seda mis tahes praktilise määratluse järgi pidada lahustuvaks, mistõttu kirjeldatakse ksüleeni ohutus- ja tehnilistes viidetes pidevalt kui veega lahustumatut või veega segunematut.

Mis juhtub, kui segate ksüleeni ja vett?

Kui ksüleen ja vesi kombineeritakse ning neil on piisavalt aega settimiseks, eralduvad need tavaliselt kaheks erinevaks kihiks, mitte ei lahustu üksteisesse. Kuna ksüleen on vähem tihe kui vesi, moodustub ksüleenikiht tavaliselt peal; eraldumise kiirust võivad mõjutada sellised tegurid nagu segamine või temperatuur.

Kas segatud ksüleeni lahustuvus vees erineb puhastest ksüleeni isomeeridest?

Kaubanduslikul segaksüleenil ei ole üht universaalset vees{0}}lahustuvuse väärtust, kuna selle täpne koostis on tarnijati ja klassiti - erinev. Ostjad, kes vajavad kindlat arvu, peaksid kontrollima toote ohutuskaarti, mitte tuginema ühele avaldatud numbrile. Sellegipoolest on kõigil ksüleeni isomeeridel ja etüülbenseenil sama mitte-polaarne keemia, nii et segatud ksüleen eraldub veest põhimõtteliselt samamoodi nagu puhas ksüleen.

Miks kasutatakse ksüleeni veesisalduse mõõtmiseks naftatoodetes?

Ksüleeni ja sarnaseid aromaatseid lahusteid kasutatakse mõnes laboratoorses destilleerimismeetodis naftaproovide veesisalduse mõõtmiseks, tuginedes lahusti piiratud vastastikusele lahustuvusele vees, nii et eraldunud vett saab koguda ja mõõta. Spetsiifilised testimisstandardid võivad olenevalt proovi tüübist määrata erinevaid lahustisüsteeme.

Mis on ksüleeni tihedus võrreldes veega?

Ksüleeni tihedus on ligikaudu 0,86–0,88 g/ml, võrreldes vee tihedusega umbes 1,0 g/mL, mis tähendab, et ksüleen on ligikaudu 12–14% väiksem kui vesi. Seetõttu moodustub ksüleenifaas tavaliselt kahe vedeliku eraldumisel peal.