Опростена дестилация: процес и примери

Обикновената дестилация е процес, при който изпаренията, получени от течност, се взимат директно в кондензатор, вътре в който пада температурата на парите и се получава кондензация.

Той се използва за отделяне на летливия компонент от нелетливите компоненти, присъстващи в течност. Използва се също за разделяне на две течности, присъстващи в разтвор с много различни точки на кипене.

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

Летливите течности започват да ври, когато налягането на парите им е равно на външното налягане, което се упражнява върху повърхността на разтвора. И двете течности допринасят за състава на образуваната пара, като присъствието на по-летливата течност е по-голямо; т.е. с най-ниската точка на кипене.

Следователно, най-летливата течност съставлява по-голямата част от образувания дестилат. Процесът се повтаря, докато се достигне желаната чистота или максимално възможната концентрация.

Опростен процес на дестилация

При проста дестилация температурата на разтвора се увеличава до достигане на точката на кипене. В този момент настъпва преходът между течните и газообразните състояния. Това се наблюдава, когато в разтвора започва постоянно барботиране.

оборудване

Оборудването за извършване на обикновена дестилация обикновено се състои от запалка или отоплително одеяло (виж изображението); кръгла огнеупорна стъклена колба с уста с матирано стъкло, която позволява свързването му; и някои стъклени перли (някои използват дървена пръчка), за да се намали размера на образуваните мехурчета.

Стъклените перли служат за образуване на мехурчета, които позволяват на течността да кипи бавно, предотвратявайки прегряването, което води до образуване на вид гигантски мехурчета; може дори да изхвърли маса от течност от дестилационния балон.

Към отвора на колбата е прикрепен огнеупорен стъклен адаптер с три дюзи, изработени от матирано стъкло. Към дестилационната колба се свързва уста, втората уста се свързва с кондензатора и третата уста се затваря с помощта на гумена запушалка.

В изображението на устройството липсва този адаптер; и вместо това чрез същата гумена запушалка се поставят термометърът и директният съединител към кондензатора.

кондензатор

Кондензаторът е устройство, предназначено да изпълнява функцията, обозначена с нейното име: да кондензира парата, която се движи през вътрешността му. По горния си отвор той е свързан с адаптера, а по долната му уста е свързан с балон, където се събират продуктите на дестилацията.

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

Водата, която циркулира през външния кожух на кондензатора, влиза в нея чрез долната си част и излиза от горната част. Това гарантира, че температурата на кондензатора е достатъчно ниска, за да позволи кондензация на парите, получени в дестилационната колба.

Всички части, които образуват дестилационния апарат, са фиксирани чрез скоби, свързани към метална опора.

Обем от разтвора, подлежащ на дестилация, се поставя в кръгла колба с достатъчен капацитет.

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

отопление

Тъй като нагряването на дестилационния балон продължава, се наблюдава повишаване на температурата в термометъра, докато се достигне точка, при която температурата остава постоянна. Това остава така, дори ако отоплението продължава; освен ако цялата летлива течност не се изпари напълно.

Обяснението за това е, че точката на кипене на компонента с по-ниска точка на кипене на течната смес е достигната, при което налягането на парите е равно на външното налягане (760 mm Hg).

В този момент цялата калорична енергия се изразходва при преминаването от течно състояние към газообразно състояние, което включва изтичане на силата на междумолекулната кохезия на течността. Следователно, подаването на топлина не води до повишаване на температурата.

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

Примери

Дестилация на вода и алкохол

Има 50% разтвор на алкохол във вода. Знаейки, че точката на кипене на алкохола е 78, 4 ° С и точката на кипене на водата е около 100 ° С, може ли да се получи чист алкохол с проста дестилационна стъпка? Отговорът е не.

Чрез нагряване на сместа алкохол-вода първоначално се достига точката на кипене на най-летливата течност; в този случай, алкохол. Образуваната пара ще има по-голяма част от алкохола, но ще има и голямо присъствие на вода в парите, тъй като точките на кипене са подобни.

Течността, събрана от дестилацията и кондензацията, ще има процент на алкохол, по-голям от 50%. Ако тази течност се подлага на последователни дестилации, може да се достигне концентриран разтвор на алкохол; но не е чист, тъй като изпаренията ще продължат да водят вода до определен състав, образувайки така нареченото азеотроп

Течният продукт на ферментацията на захарите има процент на алкохол от 10%. Тази концентрация може да бъде пренесена до 50%, както в случая на Уиски, чрез проста дестилация.

Течно-твърдо разделяне

Разтвор на сол във вода се образува от течност, която може да се изпари, и нелетливо, висококипящо солено съединение.

Когато разтворът се дестилира, в кондензационната течност може да се получи чиста вода. Междувременно, на дъното на дестилационната колба солите ще се утаят.

Алкохол и глицерин

Той съдържа смес от етилов алкохол с температура на кипене 78, 4 ° С и глицерин с температура на кипене 260 ° С. Когато се подлага на проста дестилация, образуваната пара ще има много висок процент алкохол, близо до 100%.

Така ще получите дестилирана течност с процент алкохол, подобен на парата. Това се случва, защото точките на кипене на течности са много различни.