Conţinut
- Aparate de distilare
- Grafic simplu de distilare
- Volum vs Temperatură
- Teoria distilării simple
- Distilare în industrie
Când fermentați fructele pentru a face alcool, puteți distila amestecul lichid pentru a izola părți din acesta. Această metodă de distilare profită de diferite compoziții care compun lichidul într-un proces precum fermentația. Chimistii folosesc foarte mult aceste procese pentru purificarea solvenților și a altor produse cu reacții lichide, inclusiv separarea componentelor petrolului brut.
Aparate de distilare
Graficele de distilare vă arată cantitățile măsurate prin experimente de distilare care separă constituenții lichidelor. Aceste experimente folosesc coloane de distilare fracțională constând dintr-o coloană care permite scurgerea lichidului într-un balon cu fund rotund, cu un termometru în partea de sus a coloanei pentru a determina temperatura vaporilor.
O cameră lichidă în diagonală se conectează la un punct de-a lungul coloanei fracționare din apropierea vârfului care se întinde departe de cameră. Aceasta creează o suprafață pe care vaporii se pot condensa și colecta într-un balon extern.
Prin configurația de distilare dintr-o simplă diagramă de distilare, un lichid fierbe într-un gaz, se condensează înapoi într-un lichid și continuă acest proces până când lichidul pe care doriți să-l distila se adună în balonul extern. Aparatul funcționează încălzind lichidul care se colectează în balon, astfel încât coloana fracțională vă spune presiunea de vapori a formei de gaz a amestecului lichid.
Termometrul din partea de sus trebuie să citească punctul de fierbere al lichidului. Flaconul extern permite lichidului să colecteze pe care doriți să-l distilați și servește, de asemenea, ca o aerisire, astfel încât aparatul să nu se rupă prin supraîncălzire.
Controlați foarte atent temperatura, maximizând contactul dintre lichidul care se scurge înapoi în balonul cu fundul rotund și vaporii care se ridică prin coloana fracțională. Uneori, coloana fracțională are margele de sticlă sau niveluri care ies din părțile interne pentru a maximiza suprafața de contact. Urmăriți temperatura folosind termometrul pentru a afla temperatura la care se întâmplă acest lucru. Ar trebui să sfârșiți cu presiunile de vapori ale lichidelor din amestec.
Instalarea aparatului garantează că presiunea de vapori a compusului cu un punct de fierbere mai mic în amestec este mai mare decât presiunea de vapori a celui cu un punct de fierbere mai mare. Acest lucru vă permite, de asemenea, să definiți punctul de fierbere ca temperatura la care presiunea de vapori este egală cu presiunea atmosferică pentru un lichid într-un recipient deschis. Aceasta este cea mai scăzută temperatură la care forma lichidă a amestecului sau compusului fierbe într-un gaz. Aceste metode de distilare fracționată le fac utile în setările industriale pentru fabricarea compușilor chimici.
Grafic simplu de distilare
Puteți utiliza, de asemenea, fracția de gaz care este distilată ca o fracție molă pentru a realiza un grafic al temperaturii lichidului, a amestecului lichid-vapori și a vaporului în sine pentru a determina punctul de fierbere al celor două sau mai multe componente ale compusului. . Multe setări ale aparatelor de distilare vor măsura automat temperatura pe toată durata încălzirii experimentului. Acest lucru vă poate oferi un set continuu de puncte de date, în timp, care pot fi ușor grafice folosind Excel sau un alt software.
Curba vă spune acest lucru deoarece, pe măsură ce vaporii se încălzește și trec prin coloana fracțională, aceasta ar trebui să se separe în cele două amestecuri separate de lichide și gaze. Înregistrând temperatura pe parcursul procesului de distilare, puteți da seama care sunt compușii de fapt pe baza punctului de fierbere.
Sau puteți utiliza același procedeu pentru a determina punctul de fierbere al unui compus cunoscut. Totuși, procesul este limitat de temperaturile pe care le puteți obține cu sursa de căldură care afectează balonul cu fundul rotund.
Volum vs Temperatură
Graficul simplu de distilare ar trebui să vă arate un grafic de distilare a volumului versus temperatura amestecului cu punctele la care temperatura ambelor sau a tuturor gazelor se intersectează localizează punctul de fierbere al fiecărei componente a gazului. Această curbă de compoziție vă permite să descoperiți configurația și temperatura corespunzătoare a aparatului pentru a separa amestecul de gaz sau lichid. Puteți experimenta cu diferite tipuri de coloane fracționale pentru a afla care dintre ele vă oferă cea mai clară idee de punct de fierbere pentru constituenți.
Graficul de distilare simplu urmează teoria distilării simple. Distilare simplă înseamnă că gazul se condensează în lichid o dată, așa că trebuie să-l efectuați pe lichide sau gaze care au puncte de fierbere suficient de departe unul de altul pentru a le identifica.
Folosind mai mulți pași de condensare este apelat distilație fracțională, și, în acest caz, ar trebui să utilizați un grafic de distilare fracționat de volum și temperatură. Puteți extrapola pentru a descoperi setări teoretice pentru alte lichide și amestecuri, deoarece având mai multe mărgele sau plăci în configurație ar trebui să îmbunătățească teoretic metoda de separare în timp ce crește timpul necesar pentru separarea amestecului.
Teoria distilării simple
Amestecurile care distilează prin experimente nu produc probe pure, dar rezultă impurități în diferitele amestecuri pe care le măsurați. Aceasta înseamnă că puteți utiliza ecuații pentru a explica rezultatele experimentale din distilare, precum și din predicții bazate pe date stabilite anterior despre compoziția gazelor și lichidelor. Legea Raoults și legea Daltons vă oferă modalități de a măsura aceste proporții ale teoriei distilării simple.
Urmează compoziția precisă a vaporilor care trece între fierbere și condens Legea Raoults, care afirmă că presiunea de vapori a unui compus scade atunci când este într-o soluție și poate fi legată de compoziția molară. Ecuația PA= PoA X χA vă spune că presiunea parțială a unei anumite componente A PA este produs pentru procentul componentei PoA și fracția aluniță din A „chi” χA.
Presiunea parțială este presiunea pe care ar avea-o un gaz constitutiv al unui amestec dacă ar avea întreg volumul acelui amestec la aceeași temperatură. Acest lucru vă permite să determinați cât de mult ar trebui să fie prezent un gaz dacă cunoașteți fracția aluniță înainte de mână.
Puteți folosi apoi Legea Daltons care afirmă că presiunea totală a unui amestec de gaz este egală cu suma presiunilor parțiale care îl compun. Teoria modului în care particulele de gaz se mișcă și interacționează între ele explică acest lucru.
Puteți descrie presiunea de vapori a unui compus folosind temperatura soluției și punctul de fierbere al compusului, deoarece, atunci când temperatura crește, mai multe molecule de gaz vor avea suficientă energie cinetică pentru a se lovi reciproc într-o orientare adecvată pentru a lăsa reacția apar. Acestea au nevoie pentru a depăși forțele intermoleculare care ar ține particulele împreună în faza lichidă.
Distilare în industrie
Pe lângă cercetările privind punctul de fierbere și proprietățile gazoase ale compușilor, distilarea se găsește utilă în multe aplicații din întreaga industrie. Este utilizat în studiul și formarea reacțiilor între ulei, apă și alte componente, cum ar fi metanul care sunt utilizate în combustibil. Oamenii de știință și producătorii din domeniul alimentar îl pot folosi pentru a prepara lichior, bere și diferite tipuri de vin. Tehnicile de distilare au găsit o utilizare practică în industriile produselor cosmetice, farmaceutice și alte metode de fabricație chimică.
Tehnica este folosită chiar și în becuri pentru a preveni deteriorarea filamentului de tungsten și pentru a oferi strălucire în becuri. Acestea fac acest lucru prin separarea aerului pentru a produce gazele necesare fabricării becurilor. Aceste metode de distilare urmează teoria și metodele experimentale pentru separare.