ПРОСТА ДЕСТИЛАЦИЯ: ПРОЦЕС И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

В проста дестилация е процес, при който парите, получени от течна се довеждат директно към кондензатор, в която ниска температура пара и кондензация.

Използва се за отделяне на летливия компонент от нелетливите компоненти, присъстващи в течност. Използва се и за отделяне на две течности, присъстващи в разтвор с много различни температури на кипене.

Основна настройка на обикновена дестилация. Източник: Pixabay

Простата дестилация не е ефикасен метод за отделяне на две летливи течности, присъстващи в разтвор. Когато температурата на него се повишава чрез подаване на топлина, се увеличава и кинетичната енергия на молекулите, което им позволява да преодолеят кохезионната сила между тях.

Летливите течности започват да кипят, когато налягането им на пара се равнява на външното налягане, упражнено върху повърхността на разтвора. И двете течности допринасят за състава на образуваната пара, присъствието на по-летливата течност е по-голямо; това е тази с най-ниска точка на кипене.

Следователно, по-летливата течност представлява по-голямата част от образувания дестилат. Процесът се повтаря, докато се постигне желана чистота или най-високата възможна концентрация.

Прост процес на дестилация

При обикновена дестилация температурата на разтвор се повишава, докато заври. В този момент настъпва преходът между течното към газообразно състояние. Това се наблюдава, когато в разтвора започва постоянно барботиране.

оборудване

Оборудването за проста дестилация обикновено се състои от горелка или загряващо одеяло (вижте изображението); кръгла огнеупорна стъклена колба с устие от смляно стъкло, за да се позволи нейното свързване; и някои стъклени топчета (някои използват дървена пръчка), за да намалят размера на образуваните мехурчета.

Стъклените топчета служат като образуващи балон ядра, които позволяват на течността да кипи бавно, избягвайки прегряване, което води до образуването на вид гигантски мехурчета; дори може да изхвърли маса течност от дестилационната колба.

Към устието на колбата е прикрепен огнеупорен стъклен адаптер с три отвора, които са направени от смляно стъкло. Едната шийка е прикрепена към колбата за дестилация, втора шийка е прикрепена към кондензатора, а третата шийка е затворена чрез използване на гумена запушалка.

На снимката при монтажа липсва този адаптер; и вместо това термометърът и директният конектор към кондензатора се поставят през същата гумена запушалка.

кондензатор

Кондензаторът е устройство, предназначено да изпълнява функцията, която името му указва: да кондензира парата, която се движи през него. Чрез горната си уста се свързва към адаптера, а през долната му уста се свързва с балон, където се събират продуктите за дестилация.

В случая на изображението, те използват (въпреки че не винаги е правилно) градуиран цилиндър, за да измерват дестилирания обем наведнъж.

Водата, която циркулира през външната обвивка на кондензатора, влиза в нея през долната й част и излиза през горната част. Това гарантира, че температурата на кондензатора е достатъчно ниска, за да позволи кондензацията на парите, произведени в колбата за дестилация.

Всички части, съставляващи апарата за дестилация, са фиксирани с клипове, свързани към метална опора.

Обем от разтвора, който се подлага на дестилация, се поставя в кръглата колба с подходяща вместимост.

Правилните връзки се правят с помощта на графит или грес, за да се гарантира ефективно уплътняване и започва нагряване на разтвора. Едновременно с това започва преминаването на водата през кондензатора.

отопление

Докато дестилационната колба се нагрява, на термометъра се наблюдава повишаване на температурата, докато се достигне точка, при която температурата остава постоянна. Това остава така, дори ако отоплението продължава; освен ако цялата летлива течност не се е изпарила напълно.

Обяснението за това поведение е, че е достигната точка на кипене на компонента с най-ниската точка на кипене на течната смес, при което налягането му на пара е равно на външното налягане (760 mm Hg).

В този момент цялата топлинна енергия се изразходва при преминаване от течно в газообразно състояние, което включва изтичане на междумолекулната кохезионна сила на течността. Следователно доставката на топлина не се превръща в повишаване на температурата.

Течният продукт от дестилацията се събира в правилно етикетирани колби, чиито обеми ще зависят от първоначално обема, поставен в дестилационната колба.

Примери

Дестилация на вода и алкохол

Имате 50% алкохол във воден разтвор. Като знаете, че точката на кипене на алкохола е 78.4 ° C и точката на кипене на водата е приблизително 100 ° C, тогава чист алкохол може ли да се получи с обикновена стъпка на дестилация? Отговорът е не.

При загряване на алкохолно-водната смес първоначално се достига точката на кипене на най-летливата течност; в този случай алкохол. Образуваната пара ще има по-голяма част от алкохола, но също така ще има голямо присъствие на вода в парата, тъй като точките на кипене са сходни.

Течността, събрана от дестилацията и кондензацията, ще има алкохолен процент по-голям от 50%. Ако тази течност е подложена на последователни дестилации, може да се постигне концентриран алкохолен разтвор; но не чист, тъй като изпаренията ще продължат да влачат вода до определен състав, образувайки това, което е известно като азеотроп

Течният продукт от ферментацията на захарите има алкохолен процент 10%. Тази концентрация може да бъде доведена до 50%, както в случая с уискито, чрез обикновена дестилация.

Течно-твърдо отделяне

Разтвор на сол във вода се образува от течност, която може да бъде изпарена, и нелетливо съединение, с висока точка на кипене: сол.

Дестилирането на разтвора може да се получи чиста вода в течността за кондензация. Междувременно на дъното на колбата за дестилация солите ще се утаят.

Алкохол и глицерин

Съществува смес от етилов алкохол с точка на кипене 78.4ºC и глицерин с точка на кипене 260ºC. Когато се подложи на обикновена дестилация, образуваната пара ще има много висок процент алкохол, близо до 100%.

Следователно ще се получи дестилирана течност с процент алкохол, подобен на този на парата. Това се случва, защото точките на кипене на течностите са много различни.

Препратки

1. Клод Йодер. (2019). Дестилация. Жична химия. Възстановени от: wiredchemist.com
2. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
3. Драгани, Рейчъл. (17 май 2018 г.). Три примера за прости смеси за дестилация. Sciencing. Възстановено от: sciaching.com
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (02 януари 2019 г.). Какво е дестилацията? Определение на химията. Възстановено от: thinkco.com
5. Д-р Уелдър. (SF). Проста дестилация. Възстановена от: dartmouth.edu
6. Университет в Барселона. (SF). Дестилация. Възстановено от: ub.edu