PAPRASTAS DISTILIAVIMAS: PROCESAS IR PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Paprasta distiliavimas yra procesas, kurio metu garai, pagaminti iš skystos yra įvestas tiesiogiai į kondensatorių, kuriame žemos temperatūros garų ir kondensacijos būdu.

Jis naudojamas atskirti lakiuosius komponentus nuo skystyje esančių nelakiųjų komponentų. Jis taip pat naudojamas atskirti du skysčius, esančius tirpale su labai skirtinga virimo temperatūra.

Pagrindiniai paprasto distiliavimo nustatymai. Šaltinis: „Pixabay“

Paprastas distiliavimas nėra efektyvus būdas atskirti du tirpale esančius lakiuosius skysčius. Kai jo temperatūra padidėja tiekiant šilumą, padidėja ir molekulių kinetinė energija, kuri leidžia įveikti sanglaudos jėgą tarp jų.

Lakieji skysčiai pradeda virti, kai jų garų slėgis yra lygus tirpalo paviršiaus išoriniam slėgiui. Abu skysčiai prisideda prie susidariusių garų sudėties, nes lakiųjų skysčių yra daugiau; tai yra tas, kurio virimo temperatūra yra mažiausia.

Todėl lakiausias skystis sudaro didžiąją dalį susidariusio distiliato. Procesas kartojamas, kol bus pasiektas norimas grynumas arba didžiausia įmanoma koncentracija.

Paprastas distiliavimo procesas

Paprasto distiliavimo metu tirpalo temperatūra padidinama, kol jis užvirs. Tą akimirką įvyksta perėjimas tarp skysčio į dujines būsenas. Tai pastebima, kai tirpale prasideda nuolatinis burbuliavimas.

Įranga

Paprasto distiliavimo įrangą paprastai sudaro degiklis arba šildymo antklodė (žr. Paveikslėlį); apvali ugniai atsparaus stiklo kolba su šlifuoto stiklo įdaru, kad būtų galima susieti; o kai kurie stiklo karoliukai (kai kuriems naudojama medinė pagaliukas), kad sumažėtų susidariusių burbulų dydis.

Stiklo rutuliukai yra burbuliukus formuojantys branduoliai, kurie leidžia skysčiui lėtai virti, išvengiant perkaitimo, dėl kurio gali susidaryti savotiški milžiniški burbuliukai; net gali išstumti skysčio masę iš distiliavimo kolbos.

Prie kolbos burnos pritvirtintas ugniai atsparaus stiklo adapteris, turintis tris burnas, pagamintas iš šlifuoto stiklo. Vienas kaklas yra pritvirtintas prie distiliavimo kolbos, antrasis kaklas yra pritvirtintas prie kondensatoriaus, o trečiasis kaklas uždaromas naudojant guminį kamštį.

Nuotraukoje kalno trūksta šio adapterio; o termometras ir tiesioginė jungtis prie kondensatoriaus dedami per tą patį guminį kamštį.

Kondensatorius

Kondensatorius yra prietaisas, skirtas atlikti funkciją, kurią nurodo jo pavadinimas: kondensuoti per jį judančius garus. Per viršutinę burną jis yra prijungtas prie adapterio, o per apatinę burną jis yra prijungtas prie baliono, kuriame surenkami distiliavimo produktai.

Vaizdo atveju jie naudoja (nors tai ne visada teisinga) graduotą cilindrą, kad iš karto išmatuotų distiliuotą tūrį.

Vanduo, kuris cirkuliuoja per išorinį kondensatoriaus apvalkalą, patenka į jį per jo apatinę dalį ir išeina per viršutinę dalį. Tai užtikrina, kad kondensatoriaus temperatūra yra pakankamai žema, kad distiliavimo kolboje susidarę garai galėtų kondensuotis.

Visos distiliavimo aparato dalys tvirtinamos spaustukais, sujungtais su metaline atrama.

Tinkamas tūris tirpalo, kuris turi būti distiliuojamas, supilamas į apvalią kolbą.

Tinkamas sujungimas atliekamas naudojant grafitą arba tepalą, kad būtų užtikrintas efektyvus sandarinimas, ir prasideda tirpalo kaitinimas. Tuo pat metu prasideda vandens pratekėjimas per kondensatorių.

Šildymas

Kaitinant distiliavimo kolbą, termometre pastebima temperatūros padidėjimas, kol pasiekiama taškas, kuriame temperatūra išlieka pastovi. Tai išlieka net jei šildymas tęsiasi; nebent visas lakusis skystis visiškai išgaruotų.

Šis elgesys paaiškinamas tuo, kad buvo pasiekta komponento, kurio skystis mišinyje yra žemiausias, virimo taškas, kuriame jo garų slėgis lygus išoriniam slėgiui (760 mm Hg).

Šiuo metu visa šilumos energija išeikvojama iš skysčio būsenos į dujinę būseną, kai pasibaigia skysčio tarpmolekulinės sanglaudos jėga. Todėl šilumos tiekimas nereiškia, kad padidėja temperatūra.

Skystas distiliavimo produktas surenkamas į tinkamai paženklintas kolbas, kurių tūris priklausys nuo tūrio, kuris iš pradžių buvo įpiltas į distiliavimo kolbą.

Pavyzdžiai

Vandens ir alkoholio distiliavimas

Turite 50% alkoholio vandens tirpale. Ar žinant, kad alkoholio virimo temperatūra yra 78,4 ° C, o vandens virimo temperatūra yra maždaug 100 ° C, ar galima gryną alkoholį gauti paprastu distiliavimo etapu? Atsakymas yra ne.

Šildant alkoholio ir vandens mišinį, iš pradžių pasiekiama lakiausio skysčio virimo temperatūra; šiuo atveju alkoholis. Susidariusiuose garuose bus didesnė alkoholio dalis, tačiau garuose taip pat bus daug vandens, nes virimo taškai yra panašūs.

Distiliavimo ir kondensavimo metu surinktų skysčių alkoholio procentinė dalis bus didesnė kaip 50%. Jei šis skystis distiliuojamas vienas po kito, galima gauti koncentruoto alkoholio tirpalą; bet ne gryni, nes garai ir toliau nuteka vandenį iki tam tikros kompozicijos, sudarydami tai, kas vadinama azeotrope

Skystų cukrų fermentacijos produktų alkoholio procentas yra 10%. Ši koncentracija, kurią galima pasiekti iki 50%, kaip ir viskio atveju, paprasto distiliavimo būdu.

Skystų ir kietų medžiagų atskyrimas

Druskos tirpalą vandenyje sudaro skystis, kurį galima lakinti, ir nelakusis junginys, kurio virimo temperatūra aukšta: druska.

Distiliuojant tirpalą, kondensacijos skystyje gali būti gautas grynas vanduo. Tuo tarpu distiliavimo kolbos apačioje druskos nusės.

Alkoholis ir glicerinas

Yra etilo alkoholio, kurio virimo temperatūra 78,4ºC, ir glicerino, kurio virimo temperatūra 260ºC, mišinys. Paprasto distiliavimo metu susidariusiuose garuose bus labai didelis alkoholio procentas, beveik 100%.

Todėl bus gautas distiliuotas skystis su procentais alkoholio, panašus į garų. Taip atsitinka, nes skysčių virimo taškai yra labai skirtingi.

Nuorodos

1. Claude'as Yoderis. (2019 m.). Distiliavimas. Laidinė chemija. Atkurta iš: wiredchemist.com
2. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
3. Dragani, Rachelle. (2018 m. Gegužės 17 d.). Trys paprastų distiliavimo mišinių pavyzdžiai. Mokslas. Atgauta iš: sciencing.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Sausio 02 d.). Kas yra distiliavimas? Chemijos apibrėžimas. Atgauta iš: thinkco.com
5. Dr. Suvirintojas. (sf). Paprastas distiliavimas. Atkurta iš: dartmouth.edu
6. Barselonos universitetas. (sf). Distiliavimas. Atgauta iš: ub.edu