Vienkāršs destilācijas process un piemēri



The vienkārša destilācija ir process, kurā tvaiki, kas iegūti no šķidruma, tiek novadīti tieši uz kondensatoru, kurā tvaiku temperatūra pazūd un kondensācija notiek.

To lieto, lai atdalītu gaistošo komponentu no šķidrā sastāvā esošām gaistošām sastāvdaļām. To izmanto arī divu šķidrumu atdalīšanai šķīdumā ar ļoti atšķirīgiem viršanas punktiem.

Vienkārša destilācija nav efektīva metode divu gaistošu šķīdumu atdalīšanai. Kad tās temperatūra palielinās, pateicoties siltuma piegādei, palielinās arī molekulu kinētiskā enerģija, kas ļauj tām pārvarēt kohēzijas spēku starp tām.

Gaistošie šķidrumi sāk vārīties, kad to tvaika spiediens ir vienāds ar ārējo spiedienu uz šķīduma virsmu. Abi šķidrumi veicina veidotā tvaika sastāva veidošanos, jo gaistošāka šķidruma klātbūtne ir lielāka; tas ir, tas, kuram ir zemākais viršanas punkts.

Tāpēc lielākā daļa gaistošā šķidruma veido lielāko daļu veidotā destilāta. Process tiek atkārtots, līdz sasniedz vēlamo tīrību vai maksimālo iespējamo koncentrāciju.

Indekss

  • 1 Vienkāršas destilācijas process
    • 1.1 Komanda
    • 1.2 Kondensators
    • 1.3 Apkure
  • 2 Piemēri
    • 2.1 Ūdens un spirta destilācija
    • 2.2 Šķidruma-cietā atdalīšana
    • 2.3. Alkohols un glicerīns
  • 3 Atsauces

Vienkāršs destilācijas process

Vienkāršā destilācijā šķīduma temperatūra tiek paaugstināta līdz tā viršanas temperatūrai. Tajā brīdī notiek pāreja no šķidrajām un gāzveida valstīm. Tas tiek novērots, kad izšķīstot sākas pastāvīga burbuļošana.

Komanda

Iekārtas vienkāršas destilācijas veikšanai parasti sastāv no vieglākas vai apsildes segas (skatīt attēlu); apaļai ugunsizturīgai stikla kolbai ar matētu stikla muti, lai to varētu savienot; un dažas stikla pērles (dažas izmanto koka nūju), lai samazinātu veidoto burbuļu izmēru.

Stikla lodītes kalpo kā burbuļu veidošanās serdeņi, kas ļauj šķidrumam lēnām vārīties, novēršot pārkaršanu, kā rezultātā veidojas kāda veida milzu burbuļi; spēj izspiest šķidruma masu no destilācijas balona.

Kolbas mutē piestiprināts ugunsizturīgs stikla adapteris ar trim sprauslām, kas izgatavotas no matēta stikla. Mute ir savienota ar destilācijas kolbu, otrā mute ir savienota ar kondensatoru un trešā mute ir aizvērta, izmantojot gumijas aizbāzni..

Attēlā montāžai nav šī adaptera; tā vietā, izmantojot to pašu gumijas aizbāzni, ievieto termometru un tiešo savienotāju ar kondensatoru.

Kondensators

Kondensators ir ierīce, kas izstrādāta, lai izpildītu tās nosaukumā norādīto funkciju: kondensēt tvaiku, kas pārvietojas caur tās iekšpusi. Pēc augšējās mutes ir savienots ar adapteri, un apakšējā mute ir savienota ar bumbu, kurā tiek savākti destilācijas produkti..

Attēla gadījumā tie izmanto (lai gan ne vienmēr ir pareizi) mērinstrumentu cilindru, lai mērītu destilēto tilpumu uzreiz.

Ūdens, kas cirkulē caur kondensatora ārējo apvalku, nonāk šajā zemākajā daļā un atstāj augstāko daļu. Tas nodrošina, ka kondensatora temperatūra ir pietiekami zema, lai varētu destilācijas kolbā veidotos tvaikus kondensēties.

Visi gabali, kas veido destilācijas aparātu, ir piestiprināti ar skavām, kas savienotas ar metāla balstu.

Destilācijai pakļautā šķīduma tilpumu ievieto apaļajā kolbā ar piemērotu tilpumu.

Piemēroti savienojumi tiek veikti, izmantojot grafītu vai smērvielu, lai nodrošinātu, ka blīvējums ir efektīvs, un tiek uzsākta šķīduma sildīšana. Tajā pašā laikā tiek uzsākta ūdens novadīšana caur kondensatoru.

Apkure

Tā kā destilācijas balona sildīšana notiek, termometrā tiek novērota temperatūras paaugstināšanās, līdz tiek sasniegts punkts, kurā temperatūra paliek nemainīga. Tas saglabājas, pat ja apkure turpinās; ja viss gaistošais šķidrums nav pilnībā iztvaicējis.

Šādas rīcības izskaidrojums ir tāds, ka ir sasniegts šķidruma maisījuma apakšējā viršanas komponenta viršanas punkts, kurā tvaika spiediens ir vienāds ar ārējo spiedienu (760 mm Hg)..

Šajā brīdī visa siltuma enerģija tiek iztērēta pārejā no šķidruma stāvokļa uz gāzveida stāvokli, kas ietver šķidruma starpmolekulārās kohēzijas spēka izbeigšanos. Tāpēc siltuma padeve nerada temperatūras pieaugumu.

Destilācijas šķidrais produkts tiek savākts kolbās, kas ir pienācīgi marķētas, kuru tilpumi būs atkarīgi no sākotnēji destilācijas kolbā ievietotā tilpuma..

Piemēri

Ūdens un spirta destilācija

Ir 50% spirta-ūdens šķīdums. Zinot, ka spirta viršanas temperatūra ir 78,4 ° C un ūdens viršanas temperatūra ir aptuveni 100 ° C, tad var iegūt tīru spirtu ar vienkāršu destilācijas soli? Atbilde ir nē.

Apkarsējot alkohola un ūdens maisījumu, sākotnēji sasniedz visvairāk gaistošā šķidruma viršanas punktu; šajā gadījumā alkohols. Izveidotajam tvaikam būs lielāka alkohola daļa, bet arī tvaikā būs liels ūdens daudzums, jo viršanas punkti ir līdzīgi..

Šķidrumam, kas savākts no destilācijas un kondensācijas, būs vairāk nekā 50% spirta. Ja šo šķidrumu destilē secīgi, var sasniegt koncentrētu spirta šķīdumu; bet ne tīra, jo tvaiki turpinās vilkt ūdeni uz noteiktu sastāvu, veidojot to, ko sauc par azeotropu

Cukuru fermentācijas šķidrajam produktam ir 10% alkohola. Šo koncentrāciju var pārvadāt 50% apmērā, kā tas ir Viskija gadījumā, vienkārši destilējot.

Šķidruma-cietā atdalīšana

Sāls šķīdumu ūdenī veido šķidrums, kas var būt gaistošs, un negaistošs savienojums ar augstu viršanas temperatūru: sāls.

Kad šķīdums ir destilēts, kondensāta šķidrumā var iegūt tīru ūdeni. Tikmēr destilācijas kolbas apakšā sāļi nogulsnēsies.

Alkohols un glicerīns

Tam ir etilspirta maisījums ar viršanas temperatūru 78,4 ° C un glicerīnu ar viršanas temperatūru 260 ° C. Veicot vienkāršu destilāciju, veidotam tvaikam būs ļoti liels spirta daudzums, gandrīz 100%..

Tātad jūs saņemsiet šķidrumu, kas destilēts ar spirta procentuālo daudzumu, līdzīgi kā tvaiks. Tas notiek tāpēc, ka šķidrumu viršanas punkti ir ļoti atšķirīgi.

Atsauces

  1. Claude Yoder (2019). Destilācija Vadu ķīmija Saturs iegūts no: wiredchemist.com
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Ķīmija (8. izdevums). CENGAGE Learning.
  3. Dragani, Rachelle. (2018. gada 17. maijs). Trīs vienkāršā destilācijas maisījumu piemēri. Science. Saturs iegūts no: sciencing.com
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 2. janvāris). Kas ir destilācija? Ķīmijas definīcija. Saturs iegūts no: thinkco.com
  5. Dr metinātājs (s.f.). Vienkārša destilācija. Saturs iegūts no: dartmouth.edu
  6. Barselonas Universitāte. (s.f.). Destilācija Saturs iegūts no: ub.edu