Prosty proces destylacji i przykłady



The prosta destylacja jest procesem, w którym pary wytwarzane z cieczy są kierowane bezpośrednio do skraplacza, w którym temperatura oparów spada i następuje kondensacja.

Służy do oddzielenia lotnego składnika od nielotnych składników obecnych w cieczy. Jest również stosowany do oddzielania dwóch cieczy obecnych w roztworze o bardzo różnych punktach wrzenia.

Prosta destylacja nie jest skuteczną metodą oddzielania dwóch lotnych cieczy obecnych w roztworze. Gdy jego temperatura wzrasta poprzez dostarczanie ciepła, wzrasta również energia kinetyczna cząsteczek, co pozwala im przezwyciężyć spójną siłę między nimi..

Lotne ciecze zaczynają wrzeć, gdy ich ciśnienie pary równa się zewnętrznemu ciśnieniu wywieranemu na powierzchnię roztworu. Obie ciecze przyczyniają się do składu utworzonej pary, a obecność bardziej lotnej cieczy jest większa; to znaczy o najniższej temperaturze wrzenia.

Dlatego najbardziej lotna ciecz stanowi większość utworzonego destylatu. Proces powtarza się aż do osiągnięcia pożądanej czystości lub maksymalnego możliwego stężenia.

Indeks

  • 1 Proces prostej destylacji
    • 1.1 Zespół
    • 1.2 Skraplacz
    • 1.3 Ogrzewanie
  • 2 Przykłady
    • 2.1 Destylacja wody i alkoholu
    • 2.2 Separacja ciecz-ciało stałe
    • 2.3 Alkohol i gliceryna
  • 3 referencje

Prosty proces destylacji

W prostej destylacji temperatura roztworu wzrasta, aż osiągnie punkt wrzenia. W tym momencie następuje przejście między stanem ciekłym i gazowym. Obserwuje się to, gdy zaczyna się ciągłe bulgotanie przy rozpuszczaniu.

Zespół

Sprzęt do przeprowadzania prostej destylacji zwykle składa się z zapalniczki lub koca grzewczego (patrz zdjęcie); okrągła ogniotrwała szklana kolba z matowym szklanym otworem umożliwiającym jej połączenie; i kilka szklanych paciorków (niektóre używają drewnianego patyka), aby zmniejszyć rozmiar powstających pęcherzyków.

Kulki szklane służą jako rdzenie tworzące pęcherzyki, które pozwalają na powolne gotowanie cieczy, zapobiegając przegrzaniu, co powoduje tworzenie się gigantycznych pęcherzyków; nawet wyrzuca masę cieczy z balonu destylacyjnego.

Do wylotu kolby przymocowany jest ogniotrwały łącznik szklany z trzema dyszami, które są wykonane z matowego szkła. Ustnik jest połączony z kolbą destylacyjną, drugi wylot jest połączony ze skraplaczem, a trzeci wylot jest zamknięty za pomocą gumowego korka.

Na obrazie zespołu brakuje tego adaptera; zamiast tego przez ten sam gumowy korek umieszcza się termometr i bezpośrednie złącze do skraplacza.

Skraplacz

Kondensator jest urządzeniem zaprojektowanym do spełnienia funkcji wskazanej przez jego nazwę: kondensacji pary, która porusza się przez jego wnętrze. Przez jego górne ujście jest sprzężone z adapterem, a przez jego dolne ujście jest połączone z piłką, gdzie zbierane są produkty destylacji.

W przypadku obrazu używają (choć nie zawsze są poprawne) cylindra miarowego, aby zmierzyć objętość destylowaną na raz.

Woda, która krąży w zewnętrznym płaszczu skraplacza, wchodzi do niego przez jego gorszą część i opuszcza przez część nadrzędną. Zapewnia to, że temperatura skraplacza jest wystarczająco niska, aby umożliwić kondensację par wytwarzanych w kolbie destylacyjnej.

Wszystkie części składające się na aparat destylacyjny są zamocowane za pomocą zacisków połączonych z metalowym wspornikiem.

Objętość roztworu przeznaczonego do destylacji umieszcza się w okrągłej kolbie o odpowiedniej pojemności.

Odpowiednie połączenia wykonuje się za pomocą grafitu lub smaru, aby zapewnić skuteczność uszczelnienia i zainicjować ogrzewanie roztworu. W tym samym czasie rozpoczyna się przepływ wody przez skraplacz.

Ogrzewanie

W miarę ogrzewania balonu destylacyjnego obserwuje się wzrost temperatury w termometrze, aż do osiągnięcia punktu, w którym temperatura pozostaje stała. Pozostaje tak, nawet jeśli ogrzewanie będzie kontynuowane; chyba że cała lotna ciecz całkowicie wyparuje.

Wyjaśnienie tego zachowania polega na tym, że osiągnięto temperaturę wrzenia niżej wrzącego składnika ciekłej mieszaniny, w której ciśnienie pary jest równe ciśnieniu zewnętrznemu (760 mm Hg).

W tym momencie cała energia cieplna jest zużywana na zmianę ze stanu ciekłego na stan gazowy, który obejmuje wygaśnięcie międzycząsteczkowej siły kohezyjnej cieczy. Dlatego dostarczanie ciepła nie przekłada się na wzrost temperatury.

Produkt ciekły z destylacji zbiera się w kolbach, odpowiednio oznakowanych, których objętości będą zależeć od objętości pierwotnie umieszczonej w kolbie destylacyjnej.

Przykłady

Destylacja wody i alkoholu

Istnieje 50% roztwór alkoholu w wodzie. Wiedząc, że temperatura wrzenia alkoholu wynosi 78,4 ° C, a temperatura wrzenia wynosi około 100 ° C, czy można otrzymać czysty alkohol z prostym etapem destylacji? Odpowiedź brzmi: nie.

Ogrzewając mieszaninę alkohol-woda, początkowo osiąga się temperaturę wrzenia najbardziej lotnej cieczy; w tym przypadku alkohol. Powstająca para będzie miała większą proporcję alkoholu, ale będzie także wysoka obecność wody w parze, ponieważ punkty wrzenia są podobne..

Ciecz zebrana z destylacji i kondensacji będzie miała procent alkoholu większy niż 50%. Jeśli ciecz ta jest poddawana kolejnym destylacjom, można uzyskać stężony roztwór alkoholu; ale nie jest czysty, ponieważ opary będą w dalszym ciągu przeciągać wodę do określonej kompozycji, tworząc tzw. azeotrop

Ciekły produkt fermentacji cukrów ma procent alkoholu 10%. To stężenie może być przenoszone w 50%, jak w przypadku whisky, przez prostą destylację.

Separacja ciecz-ciało stałe

Roztwór soli w wodzie tworzy się z cieczy, która może być ulatniająca się i nielotnego związku o wysokiej temperaturze wrzenia: sól.

Gdy roztwór jest destylowany, można uzyskać czystą wodę w cieczy kondensacyjnej. W międzyczasie, na dnie kolby destylacyjnej, sole osiądą.

Alkohol i gliceryna

Zawiera mieszaninę alkoholu etylowego o temperaturze wrzenia 78,4 ° C i glicerynę o temperaturze wrzenia 260 ° C. Po poddaniu prostej destylacji powstająca para będzie miała bardzo wysoki procent alkoholu, blisko 100%.

Otrzymasz więc ciecz destylowaną z procentową zawartością alkoholu, podobną do pary. Dzieje się tak, ponieważ punkty wrzenia cieczy są bardzo różne.

Referencje

  1. Claude Yoder (2019). Destylacja Wired Chemistry Źródło: wiredchemist.com
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8 wyd.). CENGAGE Learning.
  3. Dragani, Rachelle. (17 maja 2018 r.). Trzy przykłady prostych mieszanin destylacyjnych. Nauka. Źródło: sciencing.com
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2 stycznia 2019 r.). Co to jest destylacja? Definicja chemii. Źródło: thinkco.com
  5. Dr Welder (s.f.). Prosta destylacja. Źródło: dartmouth.edu
  6. Uniwersytet w Barcelonie. (s.f.). Destylacja Źródło: ub.edu