Vsebina
- Aparatura za destilacijo
- Preprost destilacijski grafikon
- Volumen proti temperaturi
- Preprosta teorija destilacije
- Destilacija v industriji
Ko fermentirate sadje, da naredite alkohol, lahko destilirate tekočo mešanico in tako izolirate njegove dele. Ta metoda destilacije izkorišča različne sestavke, ki sestavljajo tekočino v postopku, kot je fermentacija. Kemiki veliko uporabljajo te postopke za čiščenje topil in drugih produktov tekočih reakcij, vključno z ločevanjem komponent surove nafte.
Aparatura za destilacijo
Grafi destilacije prikazujejo količine, izmerjene s poskusi destilacije, ki ločujejo sestavine tekočin. Ti poskusi uporabljajo frakcijski stolpci za destilacijo sestavljen iz stolpca, ki omogoča kapljanje tekočine v bučko z okroglim dnom s termometrom na vrhu stolpca za določitev temperature hlapov.
Diagonalna tekoča komora se poveže s točko vzdolž delnega stolpca blizu vrha, ki sega stran od komore. Tako nastane površina, na kateri se lahko para hladi in zbira v zunanji bučki.
Z nastavitvijo destilacije iz preprostega diagrama destilacije tekočina zavre v plin, kondenzira nazaj v tekočino in nadaljuje ta postopek, dokler se tekočina, ki jo želite destilirati, ne nabere v zunanji bučki. Naprava deluje tako, da se tekočina, ki se nabira v bučki, segreje tako, da frakcijski stolpec pove parni tlak plinske oblike tekoče zmesi.
Termometer na vrhu naj odčitava vrelišče tekočine. Zunanja bučka omogoča, da se tekočina nabere, ki jo želite destilirati, in služi tudi kot odzračevanje, tako da se naprava ne prelomi zaradi pregrevanja.
Zelo previdno nadzirajte temperaturo tako, da povečate stik med tekočino, ki kaplja nazaj v bučko z okroglim dnom, in paro, ki se dviga skozi frakcijski stolpec. Včasih ima frakcijski stolpec steklene kroglice ali ravni, ki štrlijo z notranjih strani, da maksimirajo površino stika. S pomočjo termometra spremljajte temperaturo, da ugotovite temperaturo, pri kateri se to zgodi. Končajte s parnimi tlaki tekočin v mešanici.
Naprava naprave zagotavlja, da je parni tlak spojine z nižjim vreliščem v mešanici večji od parnega tlaka tistega z višjim vreliščem. To omogoča tudi, da določite vrelišče kot temperaturo, pri kateri je parni tlak enak atmosferskemu tlaku za tekočino v odprti posodi. To je najnižja temperatura, pri kateri tekoča oblika mešanice ali spojine zavre v plin. Te metode frakcijske destilacije so uporabne v industrijskih okoljih za proizvodnjo kemičnih spojin.
Preprost destilacijski grafikon
Del plina, ki je destiliran kot mol, lahko uporabite tudi za risanje grafa temperature tekočine, mešanice tekoče pare in same pare za določitev vrelišča dveh ali več komponent spojine . Mnoge naprave za destilacijo bodo samodejno izmerile temperaturo med segrevanjem poskusa. Tako lahko sčasoma dobite neprekinjen nabor podatkovnih točk, ki jih je mogoče zlahka dojeti z Excelom ali kakšno drugo programsko opremo.
Krivulja vam to pove, ker se mora, ko se para segreva in prehaja skozi frakcijski stolpec, ločiti v dve ločeni mešanici tekočin in plinov. S snemanjem temperature v celotnem postopku destilacije lahko ugotovite, kaj spojine dejansko temeljijo na vrelišču.
Lahko pa uporabite isti postopek za določitev vrelišča znane spojine. Postopek je sicer omejen s temperaturami, ki jih lahko dosežete z virom toplote, ki vpliva na bučko z okroglim dnom.
Volumen proti temperaturi
Preprost graf za destilacijo naj vam prikaže graf volumne destilacije v primerjavi s temperaturo mešanice s točkami, na katerih se sekata temperatura obeh ali vseh plinov, poiščete vrelišče vsake komponente plina. Ta krivulja sestave omogoča določitev ustrezne nastavitve naprave in temperature za ločevanje mešanice plina ali tekočine. Lahko eksperimentirate z različnimi vrstami frakcijskih stolpcev in ugotovite, kateri vam daje najbolj jasno predstavo o vrelišču sestavnih delov.
Graf preproste destilacije sledi preprosti teoriji destilacije. Preprosta destilacija pomeni, da se plin enkrat kondenzira v tekočino, zato ga morate izvajati na tekočinah ali plinih, ki imajo vrelišča dovolj oddaljena drug od drugega, da jih zaznate.
Uporaba več korakov kondenzacije se imenuje frakcijska destilacijain v tem primeru uporabite graf frakcijske prostornine glede na temperaturo destilacije. Lahko ekstrapolirate, da ugotovite teoretične nastavitve za druge tekočine in mešanice, ker bi moralo imeti več kroglic ali krožnikov v teoriji teoretično izboljšati način ločevanja, hkrati pa povečati čas, potreben za ločitev mešanice.
Preprosta teorija destilacije
Mešanice, ki se destilirajo skozi eksperimente, ne dajejo čistih vzorcev, vendar povzročijo nečistoče v različnih mešanicah, ki jih merite. To pomeni, da lahko uporabite enačbe za razlago eksperimentalnih rezultatov destilacije in napovedi, ki temeljijo na predhodno ugotovljenih podatkih o sestavi plinov in tekočin. Zakon Raoultsa in Daltonov zakon vam omogočata merjenje teh razmerij preproste teorije destilacije.
Sledi natančna sestava te pare, ki prehaja med vreliščem in kondenzacijo Raoultov zakon, ki navaja, da se parni tlak spojine zniža, če je v raztopini in je lahko povezan z molsko sestavo. Enačba PA= PoA x χA pove, da je delni tlak določene komponente A PA proizvede se za odstotek sestavine PoA in molski delež A "chi" χA.
Delni tlak je tlak, ki bi ga imel sestavni plin mešanice, če bi imel celoten volumen te zmesi pri isti temperaturi. To vam omogoča, da določite, koliko plina mora biti prisotno, če poznate molsko frakcijo pred roko.
Nato lahko uporabite Daltonov zakon ki pravi, da je skupni tlak plinske mešanice enak vsoti delnih tlakov, ki jih sestavljajo. Teorija o tem, kako se delci plina gibljejo in medsebojno delujejo, razloži to.
Opisujete lahko parni tlak spojine s temperaturo raztopine in vreliščem spojine, ker bo, ko se temperatura poveča, več molekul plina dovolj kinetične energije, da se med seboj udarijo v ustrezni orientaciji, da se reakcija sprosti se pojavijo. To potrebujejo za premagovanje medmolekulskih sil, ki bi delce držale skupaj v tekoči fazi.
Destilacija v industriji
Poleg raziskav vrelišča in plinastih lastnosti spojin se destilacija zdi koristna v mnogih aplikacijah v industriji. Uporablja se za proučevanje in oblikovanje reakcij med oljem, vodo in drugimi sestavnimi deli, kot je metan, ki se uporablja v gorivu. Znanstveniki in proizvajalci hrane ga lahko uporabljajo za pripravo alkohola, piva in različnih vrst vina. Tehnike destilacije so našle praktično uporabo v industrijah kozmetike, farmacevtskih zdravil in drugih kemijskih metod proizvodnje.
Tehnika se uporablja celo pri žarnicah za preprečevanje poškodb volframove nitke in zagotavljanje sijaja žarnicam. To storijo tako, da ločijo zrak za proizvodnjo plinov, potrebnih za izdelavo žarnic. Te metode destilacije sledijo teoretičnim in eksperimentalnim metodam za ločevanje.