Jednoduchý destilačný proces a príklady



jednoduchá destilácia je proces, pri ktorom sa výpary vyrobené z kvapaliny odoberajú priamo do kondenzátora, v ktorom klesá teplota výparov a dochádza ku kondenzácii..

Používa sa na oddelenie prchavej zložky od neprchavých zložiek prítomných v kvapaline. Používa sa tiež na separáciu dvoch kvapalín prítomných v roztoku s veľmi rozdielnymi bodmi varu.

Jednoduchá destilácia nie je účinným spôsobom separácie dvoch prchavých kvapalín prítomných v roztoku. Keď sa jej teplota zvýši dodávkou tepla, kinetická energia molekúl sa tiež zvyšuje, čo im umožňuje prekonať súdržnú silu medzi nimi..

Prchavé kvapaliny začnú variť, keď sa ich tlak pary rovná vonkajšiemu tlaku pôsobiacemu na povrch roztoku. Obidve kvapaliny prispievajú k zloženiu vytvorenej pary, pričom prítomnosť prchavejšej kvapaliny je väčšia; to znamená ten s najnižšou teplotou varu.

Najviac prchavá kvapalina preto tvorí väčšinu vytvoreného destilátu. Proces sa opakuje až do dosiahnutia požadovanej čistoty alebo maximálnej možnej koncentrácie.

index

  • 1 Proces jednoduchej destilácie
    • 1.1 Tím
    • 1.2 Kondenzátor
    • 1.3 Vykurovanie
  • 2 Príklady
    • 2.1 Destilácia vody a alkoholu
    • 2.2 Separácia kvapalina-tuhá látka
    • 2.3 Alkohol a glycerín
  • 3 Odkazy

Jednoduchý destilačný proces

Pri jednoduchej destilácii sa teplota roztoku zvyšuje, až kým nedosiahne teplotu varu. V tom momente nastáva prechod medzi kvapalným a plynným stavom. Toto sa pozoruje, keď sa v rozpúšťaní začína konštantné prebublávanie.

zariadenie

Zariadenie na vykonávanie jednoduchej destilácie sa zvyčajne skladá zo zapaľovača alebo vykurovacieho prikrývky (pozri obrázok); okrúhla žiaruvzdorná sklenená banka s matným sklom, aby sa umožnilo jej spojenie; a niektoré sklenené perličky (niektoré používajú drevenú palicu) na zmenšenie veľkosti vytvorených bublín.

Sklenené guľôčky slúžia ako jadrá tvoriace bubliny, ktoré umožňujú, aby kvapalina pomaly varila, čím sa zabráni prehriatiu, ktoré vedie k vytvoreniu druhu obrovských bublín; z destilačného balóna je možné vyhodiť aj množstvo kvapaliny.

K ústiu banky je pripojený žiaruvzdorný sklenený adaptér s tromi dýzami, ktoré sú vyrobené z matného skla. Do destilačnej banky sa pripojí ústa, druhé ústie sa pripojí ku kondenzátoru a tretie ústie sa uzavrie použitím gumovej zátky..

Na obrázku chýba zostava tento adaptér; a namiesto toho sa cez tú istú gumovú zátku umiestni teplomer a priamy konektor ku kondenzátoru.

kondenzátor

Kondenzátor je zariadenie určené na plnenie funkcie označenej jeho menom: na kondenzáciu pary, ktorá sa pohybuje cez jej interiér. Hornými ústami je spojený s adaptérom a jeho dolnými ústami je spojený s loptou, kde sa zbierajú produkty destilácie..

V prípade obrazu používajú (aj keď nie vždy správne) odmerný valec na meranie destilovaného objemu naraz.

Voda, ktorá cirkuluje vonkajším plášťom kondenzátora, vstupuje do nej svojou spodnou časťou a odchádza nadradenou časťou. Tým je zaistené, že teplota kondenzátora je dostatočne nízka, aby umožnila kondenzáciu výparov vytvorených v destilačnej banke.

Všetky kusy, ktoré tvoria destilačné zariadenie, sú upevnené svorkami spojenými s kovovým nosičom.

Objem roztoku, ktorý sa má podrobiť destilácii, sa umiestni do okrúhlej banky s vhodnou kapacitou.

Príslušné spojenia sa vykonávajú pomocou grafitu alebo maziva, aby sa zabezpečilo, že tesnenie je účinné a že sa začne ohrievanie roztoku. Súčasne sa spustí prietok vody cez kondenzátor.

kúrenie

Ako prebieha ohrievanie destilačného balónika, je pozorované zvýšenie teploty v teplomere, až kým nedosiahne bod, v ktorom teplota zostáva konštantná. Toto ostáva aj v prípade, že kúrenie pokračuje; pokiaľ sa všetka prchavá kvapalina úplne neodparí.

Vysvetlenie tohto správania je, že sa dosiahla teplota varu nižšej zložky varu kvapalnej zmesi, pri ktorej sa tlak pary rovná vonkajšiemu tlaku (760 mm Hg)..

V tomto bode sa všetka tepelná energia spotrebuje pri prechode z kvapalného stavu do plynného stavu, ktorý zahŕňa ukončenie medzimolekulovej kohéznej sily kvapaliny. Preto sa prívod tepla nepremieta do zvýšenia teploty.

Kvapalný produkt destilácie sa zachytáva v bankách, riadne označených, ktorých objem bude závisieť od objemu pôvodne umiestneného v destilačnej banke..

Príklady

Destilácia vody a alkoholu

K dispozícii je 50% roztok alkoholu vo vode. Vediac, že ​​teplota varu alkoholu je 78,4 ° C a teplota varu vody je asi 100 ° C, je možné získať čistý alkohol s jednoduchým destilačným krokom? Odpoveď znie nie.

Zahriatím zmesi alkoholu a vody sa najskôr dosiahne teplota varu najviac prchavej kvapaliny; v tomto prípade alkohol. Vytvorená para bude mať väčší podiel alkoholu, ale bude tu tiež vysoká prítomnosť vody v pare, pretože teploty varu sú podobné..

Kvapalina získaná destiláciou a kondenzáciou bude mať obsah alkoholu vyšší ako 50%. Ak sa táto kvapalina podrobí následným destiláciám, môže sa dosiahnuť koncentrovaný alkoholový roztok; ale nie čisté, pretože pary budú pokračovať v ťahaní vody do určitého zloženia, čím sa vytvorí to, čo je známe ako azeotrop

Kvapalný produkt fermentácie cukrov má percentuálny podiel alkoholu 10%. Táto koncentrácia sa môže uskutočňovať pri 50%, ako v prípade whisky, jednoduchou destiláciou.

Separácia kvapalina-tuhá látka

Roztok soli vo vode je tvorený kvapalinou, ktorá môže byť prchavá a neprchavá zlúčenina s vysokou teplotou varu: soľ..

Keď sa roztok destiluje, v kondenzačnej kvapaline sa môže získať čistá voda. Medzitým sa na dne destilačnej banky usadia soli.

Alkohol a glycerín

Má zmes etylalkoholu s teplotou varu 78,4 ° C a glycerínom s teplotou varu 260 ° C. Pri jednoduchej destilácii budú mať vytvorené pary veľmi vysoké percento alkoholu, takmer 100%..

Tak dostanete tekutinu destilovanú s percentom alkoholu, podobnú pare. To sa deje preto, že body varu kvapalín sú veľmi odlišné.

referencie

  1. Claude Yoder (2019). Destilácie. Káblová chémia Zdroj: wiredchemist.com
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.
  3. Dragani, Rachelle. (17. mája 2018). Tri príklady jednoduchých destilačných zmesí. Sciencing. Zdroj: sciencing.com
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2. januára 2019). Čo je destilácia? Definícia chémie. Zdroj: thinkco.com
  5. Dr zvárač (N. D.). Jednoduchá destilácia. Zdroj: dartmouth.edu
  6. Univerzita v Barcelone. (N. D.). Destilácie. Zdroj: ub.edu