Смесва ли се ксилен с вода? Разтворимост, плътност и разделяне на фазите

Не, ксиленът не се смесва с вода - той е само слабо разтворим, като публикуваните стойности на разтворимост за отделните изомери обикновено попадат в диапазона от приблизително 160 до 200 mg на литър при 25 градуса. Ксилолът също е с по-малка плътност от водата, приблизително 0,86–0,88 g/mL в сравнение с 1,0 g/mL на водата, така че неразтворената ксиленова фаза обикновено образува горния органичен слой, след като двете течности получат достатъчно време да се разделят. Тази комбинация - ниска разтворимост плюс по-ниска плътност - е причината ксиленът и водата обикновено да се разделят на две отделни фази след достатъчно време за утаяване, вместо да образуват стабилна смес.

Разтворим ли е ксилен във вода? Краткият отговор

Ксилолът не е разтворим във вода в практически смисъл, въпреки че не е напълно неразтворим и на молекулярно ниво. Според Агенцията за регистър на токсични вещества и заболявания (ATSDR) на CDC ксиленът не се смесва добре с вода, въпреки че се смесва лесно с алкохол и много други органични химикали. По-точната картина е, че ксиленът се разтваря във вода само в следи от количества -, измерени в части на милион, а не във всяка смислена фракция -, поради което химиците го описват като "практически неразтворим", вместо да твърдят, че е нулева разтворимост. Това разграничение има значение, тъй като онлайн дискусиите понякога ги представят като противоречиви твърдения, когато всъщност и двете са правилни: ксиленът има малка, измерима разтворимост, която въпреки това е твърде ниска, за да се счита за разтворим от която и да е работна дефиниция, използвана в химията или индустрията.

Данни за разтворимост във вода в ксилол по изомер

Водоразтворимостта на ксилена варира леко в зависимост от изомера, като публикуваните стойности са групирани между 160 и 200 mg на литър при 25 градуса. Таблицата по-долу компилира стойности за разтворимост, докладвани от Световната здравна организация и базата данни за разтворимост NIST/IUPAC, два от най-често цитираните референтни източници за физични свойства на ксилен.

Публикуваните стойности за-разтворимост във вода варират в зависимост от изомера на ксилола, температурата, метода на измерване и - за търговските продукти - точния състав. За целите на практическата работа, ксиленът във всяка от обичайните си форми остава само слабо разтворим във вода и се счита за несмесим при нормални промишлени условия; малките разлики между изомерите в таблицата по-горе не са достатъчно големи, за да променят поведението на ксилена в-съхранение, транспорт или обработка в реалния свят.

Смесен ксилен срещу изомери на чист ксилен: разтваря ли се по различен начин?

Търговският смесен ксилол няма една единствена универсална стойност за-разтворимост във вода, тъй като точният му състав варира в зависимост от доставчика, степента и производствения процес. Смесеният ксилен е смес от орто-, мета- и пара-ксилол плюс етилбензен, обикновено съдържащ 40–65% мета-ксилол, като другите три компонента съставляват по-голямата част от остатъка -, но точното съотношение се различава от един продукт до друг. Поради тази причина конкретна цифра за-разтворимост във вода за даден продукт от смесен ксилол трябва да бъде оценена спрямо собствената спецификация на продукта и информационния лист за безопасност (SDS), вместо да се третира като едно фиксирано число, което се прилага универсално.

Това, което може да се каже с увереност, е общото поведение: всички изомери на ксилен и етилбензен споделят една и съща не-полярна химия, така че смесената смес от ксилен се отделя от водата по същество по същия начин, по който го прави чистият ксилен, независимо от точното изомерно съотношение. За повечето практически цели на работа - съхранение, транспортиране, реакция при разлив и основно планиране на процеса - смесеният ксилен може да се третира като действащ като ксилол като цяло по отношение на вода, въпреки че купувачите, изискващи точна стойност на разтворимостта за конкретен продукт, трябва да я поискат от ИЛБ на доставчика, вместо да разчитат на общ публикуван диапазон.

Плътност на ксилол срещу вода: Защо плава

Ксилолът е с по-малка плътност от водата, поради което неразтворената ксиленова фаза обикновено образува горния органичен слой, когато двете течности се оставят да се разделят, вместо да потънат или да се смесят. Публикуваните стойности на плътност за отделните изомери варират от около 0,861 до 0,880 g/mL при стайна температура, според данни, събрани от ChemicalBook, в сравнение с плътност на водата от приблизително 1,0 g/mL. Насоките за медицинско управление на ATSDR потвърждават това директно, отбелязвайки, че ксиленът е с по-малка плътност от водата и ще изплува на повърхността, когато двете се комбинират.

Тази разлика в плътността обикновено води до визуално ясно разделяне на фазите, а не до мътна емулсия. Тъй като ксиленът нито се разтваря във вода, нито отговаря на нейната плътност, смесването на двете течности и оставянето им да се утаят обикновено произвежда две отделни фази след достатъчно време за утаяване, а не млечната, временно суспендирана смес, наблюдавана при вещества, които са частично смесими или които лесно се емулгират. На практика фактори като разбъркване, температура или наличието на други разтворители или примеси могат да повлияят на това колко бързо се случва това разделяне, така че трябва да се предвиди време за утаяване, преди да се приеме, че е настъпило чисто разделяне.

Защо ксилолът не се смесва с вода? Химията е обяснена

Ксилолът не се смесва с вода, защото е не-полярна молекула, докато водата е силно полярна и двата типа молекули не могат да образуват водородните връзки, необходими за разтваряне една в друга. Водните молекули се държат заедно чрез широки водородни връзки, силно привличане между частично положителните водородни атоми на една водна молекула и частично отрицателните кислородни атоми на друга. Ксилолът, ароматен въглеводород, изграден от бензенов пръстен с две свързани метилови групи, няма еквивалентен капацитет да образува водородни връзки с вода - разпределението на електроните му е сравнително равномерно, което му придава малка или никаква полярност. Това е химическата основа на принципа „подобното се разтваря подобно“: полярните разтворители като водата разтварят добре други полярни вещества, докато не-полярните вещества като ксилол се разтварят много по-лесно в други не-полярни разтворители. Според Britannica търговският ксилен е неразтворим във вода, но напълно смесим с много органични течности - пряка илюстрация на същия този принцип, тъй като самите тези органични течности са не-полярни или само слабо полярни.

Практически изводи: Къде е важна несмесимостта на ксилен с вода

Ксилолът и свързаните с него ароматни разтворители са били използвани в лабораторни дестилационни методи за определяне на съдържанието на вода в петролни и други въглеводородни проби. Тези методи разчитат на ограничената взаимна разтворимост на въглеводородния разтворител и водата, което позволява отделената вода да бъде събрана и измерена, след като превиши ниската граница на разтворимост на разтворителя. Различните стандарти и типове продукти могат да определят различни системи разтворители за тази цел, така че ксиленът се разбира най-добре като един разтворител, често използван в рамките на този общ подход за изпитване, а не като единичен универсален стандарт.

Съхранение и практики за боравене с ксилен също се оформят от същото свойство. Тъй като разтворената вода над границата на ниска разтворимост на ксилола ще се отдели и ще се утаи като отделен воден слой на дъното на резервоар за съхранение или варел, замърсяването с влага по време на съхранение или транспортиране може да остави видим воден слой, който засяга качеството на продукта надолу по веригата, ако не се управлява правилно. Това е една от причините ксиленът обикновено да се съхранява в запечатани контейнери с контролирано пространство, ограничавайки влагата, която може да влезе и да се натрупа с течение на времето.

Неразтворимостта на ксилол- във вода също определя поведението му, ако се разлее във вода - има тенденция да плува на повърхността, вместо да се разтвори или диспергира във водния стълб. Това-плаващо поведение на повърхността е една от причините насоките за реагиране при разлив-за ксилол обикновено се фокусират върху задържането и възстановяването на повърхността.

Температурата влияе ли върху разтворимостта на ксилен във вода?

Разтворимостта на ксилола във вода се променя донякъде с температурата, но не достатъчно, за да направи ксилола вода-смесим при нормални индустриални условия. На практика това означава, че ксиленът може да се третира като ефективно неразтворим във вода в диапазона от температури, които обикновено се срещат при съхранение, транспорт и промишлена обработка, въпреки че прецизните лабораторни измервания ще регистрират незначително различни стойности при различни температури.

Често задавани въпроси

Ксиленът разтваря ли се във вода?

Не, ксиленът не се разтваря във вода в практически смисъл. Той е класифициран като практически неразтворим, като публикуваните стойности на разтворимост за отделните изомери обикновено падат между приблизително 160 и 200 mg на литър при 25 градуса - достатъчно малко количество, което ксилолът и водата се разделят на отделни слоеве, вместо да образуват разтвор.

Разтворим ли е ксилен във вода?

Ксилолът има много ниска, но измерима разтворимост във вода, като обикновено се отчита между 160 и 200 mg/L за отделните изомери в зависимост от условията на изпитване. Това е твърде малко, за да се счита за разтворимо по каквато и да е практическа дефиниция, поради което ксиленът постоянно се описва като неразтворим или несмесим с вода в справочниците за безопасност и технически справки.

Какво се случва, когато смесите ксилол и вода?

Когато ксилолът и водата се комбинират и им се даде достатъчно време да се утаят, те обикновено се разделят на два отделни слоя, вместо да се разтварят един в друг. Тъй като ксиленът е по-малко плътен от водата, ксиленовият слой обикновено се образува отгоре; фактори като възбуда или температура могат да повлияят на това колко бързо се случва това разделяне.

Разтворимостта на смесения ксилен във вода различна ли е от тази на чистите изомери на ксилен?

Търговският смесен ксилол няма една универсална стойност за-разтворимост във вода, тъй като точният му състав варира в зависимост от доставчика и степента - купувачите, които се нуждаят от конкретна цифра, трябва да проверят SDS на продукта, вместо да разчитат на едно публикувано число. Въпреки това, всички изомери на ксилен и етилбензен споделят една и съща не-полярна химия, така че смесеният ксилен се отделя от водата по същество по същия начин, както прави чистият ксилен.

Защо ксиленът се използва за измерване на съдържанието на вода в петролните продукти?

Ксилол и подобни ароматни разтворители се използват в някои лабораторни методи за дестилация за измерване на съдържанието на вода в петролни проби, разчитайки на ограничената взаимна разтворимост на разтворителя с вода, така че отделената вода да може да бъде събрана и измерена. Специфичните стандарти за изпитване могат да определят различни системи разтворители в зависимост от типа на пробата.

Каква е плътността на ксилола в сравнение с водата?

Плътността на ксилена е приблизително 0,86–0,88 g/mL, в сравнение с плътността на водата от около 1,0 g/mL, което означава, че ксилолът е с приблизително 12–14% по-малка плътност от водата. Ето защо ксиленовата фаза обикновено се образува отгоре, когато двете течности се разделят.