Sadržaj
- Aparat za destilaciju
- Jednostavni grafikon destilacije
- Volumen vs temperatura
- Teorija jednostavne destilacije
- Destilacija u industriji
Kad fermentirate voće da biste napravili alkohol, možete destilirati tekuću smjesu kako biste izolirali njegove dijelove. Ova metoda destilacije koristi prednosti različitih sastava koji čine tekućinu u procesu poput fermentacije. Kemičari odlično koriste ove postupke za pročišćavanje otapala i drugih produkata tekućih reakcija, uključujući razdvajanje komponenata sirove nafte.
Aparat za destilaciju
Grafikoni destilacija prikazuju vam količine izmjerene eksperimentima destilacije koji razdvajaju sastojke tekućine. Ovi eksperimenti koriste frakcijski stupci za destilaciju koji se sastoji od stupca koji omogućuje kapljanje tekućine u tikvicu s okruglim dnom s termometrom na vrhu kolone za određivanje temperature isparavanja.
Dijagonalna komora za tekućinu povezuje se s točkom duž frakcijskog stupa blizu vrha koja se proteže dalje od komore. Ovo stvara površinu na kojoj se para može kondenzirati i skupiti u vanjskoj tikvici.
Kroz postavljanje destilacije iz jednostavnog dijagrama destilacije, tekućina se zagrijava u plin, kondenzira natrag u tekućinu i nastavlja taj postupak sve dok se tekućina koju želite destilirati ne sakuplja u vanjskoj tikvici. Aparat djeluje zagrijavanjem tekućine koja se sakuplja u tikvici, tako da frakcijski stupac govori o tlaku pare plinskog oblika tekuće smjese.
Termometar na vrhu trebao bi očitavati točku ključanja tekućine. Vanjska tikvica omogućuje sakupljanje tekućine koju želite destilirati, a ujedno služi i kao odzračivanje tako da se aparat ne prelomi pregrijavanjem.
Vrlo pažljivo kontrolirajte temperaturu maksimiziranjem kontakta između tekućine koja kaplje natrag u tikvicu s okruglim dnom i pare koja se diže kroz frakcijski stup. Ponekad frakcijski stup ima staklene kuglice ili razine koje strše iz unutarnjih strana kako bi se maksimizirala površina dodira. Pratite temperaturu pomoću termometra da biste utvrdili temperaturu na kojoj se to događa. Trebali biste završiti pritiskom pare tekućina u smjesi.
Postavljanje uređaja jamči da je tlak pare spoja s nižom točkom ključanja u smjesi veći od tlaka pare onog s većom tačkom ključanja. To vam također omogućuje da definirate tačku ključanja kao temperaturu pri kojoj je tlak pare jednak atmosferskom tlaku za tekućinu u otvorenom spremniku. To je najniža temperatura na kojoj se tekući oblik smjese ili spoja kuha u plinu. Ove metode frakcijske destilacije čine ih korisnim u industrijskim uvjetima za proizvodnju kemijskih spojeva.
Jednostavni grafikon destilacije
Možete koristiti i udio plina koji je destiliran kao mol frakcija da biste odredili graf temperature tekućine, smjese tekuće pare i same pare da odredite tačku ključanja dvije ili više komponenti spoja , Mnoge instalacije uređaja za destilaciju automatski će mjeriti temperaturu tijekom zagrijavanja pokusa. To vam omogućuje neprekidni skup točaka podataka tijekom vremena koji se lako mogu shvatiti pomoću Excela ili nekog drugog softvera.
Krivulja vam to govori jer, kako se para zagrijava i prolazi kroz frakcijski stup, trebala bi se odvojiti u dvije odvojene smjese tekućina i plinova. Snimanjem temperature tijekom cijelog postupka destilacije možete shvatiti na čemu se sastoje sastojci koji su u osnovi vrelišta.
Ili možete koristiti isti postupak da odredite tačku ključanja poznatog spoja. Međutim, postupak je ograničen temperaturama koje možete postići s izvorom topline koji utječe na tikvicu s okruglim dnom.
Volumen vs temperatura
Jednostavni grafikon destilacije trebao bi vam prikazati grafikon destilacije volumena naspram temperature smjese s točkama na kojima se temperatura oba ili svih plinova presijecaju, određuje tačku ključanja svake komponente plina. Ova krivulja sastava omogućava vam da odredite odgovarajuće podešavanje uređaja i temperaturu za odvajanje smjese plina ili tekućine. Možete eksperimentirati s različitim vrstama frakcijskih stupaca da biste utvrdili koji vam daje najjasniju ideju tačke ključanja sastavnih dijelova.
Graf jednostavne destilacije slijedi jednostavnu teoriju destilacije. Jednostavna destilacija znači da se plin jednom kondenzira u tekućinu pa ga trebate izvesti na tekućinama ili plinovima koji imaju vrelište dovoljno udaljene jedna od druge da biste ih prepoznali.
Pozva se više koraka kondenzacije frakcijska destilacija, iu tom slučaju koristite grafikon frakcije frakcije volumena u odnosu na temperaturu. Možete ekstrapolirati za pronalaženje teorijskih postavki za druge tekućine i smjese, jer ako imate više kuglica ili pločica u teoriji, teoretski bi trebali poboljšati metodu odvajanja uz povećanje vremena potrebno za odvajanje smjese.
Teorija jednostavne destilacije
Smjese koje se destiliraju eksperimentima ne daju čiste uzorke, ali rezultiraju nečistoćama u različitim mješavinama koje mjerite. To znači da možete koristiti jednadžbe za objašnjenje eksperimentalnih rezultata destilacije kao i predviđanja koja se temelje na prethodno utvrđenim podacima o sastavu plinova i tekućina. Raoultov zakon i Daltonov zakon daju vam načine mjerenja ovih proporcija jednostavne teorije destilacije.
Slijedi precizan sastav te pare koja prelazi između vrenja i kondenzacije Raoultov zakon, koja kaže da se tlak pare spoja smanjuje kad se nalazi u otopini i može se povezati s molarnim sastavom. Jednadžba P= Po x χ govori vam da je parcijalni tlak određene komponente A P proizvodi se za postotak komponente Po i molski udio A "chi" χ.
Parcijalni tlak je tlak koji bi sastavni plin mješavine imao da ima cijeli volumen te smjese na istoj temperaturi. To vam omogućuje utvrđivanje koliki količina plina mora biti prisutan ako znate udio mol prije ruke.
Tada možete, upotrijebite Daltonov zakon koji kaže da je ukupni tlak mješavine plina jednak zbroju parcijalnih tlakova koji je čine. Teorija o tome kako se čestice plina kreću i međusobno djeluju objašnjava to.
Tlak pare spoja možete opisati uporabom temperature otopine i vrelišta spoja jer, kada se temperatura poveća, više molekula plina imat će dovoljno kinetičke energije da se međusobno udare u odgovarajućoj orijentaciji da se reakcija pusti pojaviti. Potrebno im je ovo da nadvladaju međumolekularne sile koje bi čestice držale zajedno u tekućoj fazi.
Destilacija u industriji
Uz istraživanje vrelišta i plinovitih svojstava spojeva, destilacija se nalazi u mnogim aplikacijama u industriji. Koristi se u proučavanju i stvaranju reakcija između nafte, vode i drugih komponenti poput metana koji se koriste u gorivu. Znanstvenici i proizvođači hrane mogu ga koristiti za izradu alkoholnih pića, piva i različitih vrsta vina. Tehnike destilacije našle su praktičnu upotrebu u industriji kozmetike, farmaceutskih lijekova i drugih kemijskih metoda proizvodnje.
Ova se tehnika koristi čak i u žaruljama za sprečavanje oštećenja volframove niti i pružanje sjaja žaruljama. To čine razdvajanjem zraka za stvaranje plinova potrebnih za proizvodnju žarulja. Ove metode destilacije slijede teoriju i eksperimentalne metode za odvajanje.