- Vienkāršs destilācijas process
- Iekārtas
- Kondensators
- Apkure
- Piemēri
- Ūdens un spirta destilācija
- Šķidruma un cietās vielas atdalīšana
- Alkohols un glicerīns
- Atsauces
Vienkāršs destilācija ir process, kurā tvaiki, kas ražoti no šķidrums nonāk tieši ar dzesinātāju, kurā zemas temperatūras tvaiku un kondensāta.
To izmanto, lai atdalītu gaistošo komponentu no šķidrumā esošajām gaistošajām sastāvdaļām. To izmanto arī divu šķidrumu atdalīšanai, kas atrodas šķīdumā ar ļoti atšķirīgu viršanas temperatūru.
Vienkāršas destilācijas pamatiestatījumi. Avots: Pixabay
Vienkārša destilācija nav efektīva metode, lai atdalītu divus šķīdumā esošos gaistošos šķidrumus. Kad tā temperatūra palielinās, piegādājot siltumu, palielinās arī molekulu kinētiskā enerģija, kas ļauj tām pārvarēt kohēzijas spēku starp tām.
Gaistošie šķidrumi sāk vārīties, kad to tvaika spiediens ir vienāds ar ārējo spiedienu, ko rada šķīduma virsma. Abi šķidrumi veicina izveidoto tvaiku sastāvu, jo gaistošākais šķidrums ir lielāks; tas ir, viens ar zemāko viršanas temperatūru.
Tāpēc gaistošākais šķidrums veido lielāko daļu no izveidotā destilāta. Procesu atkārto, līdz tiek sasniegta vēlamā tīrība vai augstākā iespējamā koncentrācija.
Vienkāršs destilācijas process
Vienkāršā destilācijā šķīduma temperatūru palielina līdz vārīšanās temperatūrai. Tajā brīdī notiek pāreja no šķidruma uz gāzveida stāvokli. To novēro, kad šķīdumā sākas pastāvīga burbuļošana.
Iekārtas
Iekārtas vienkāršai destilācijai parasti sastāv no degļa vai sildīšanas segas (skatīt attēlu); apaļa ugunsizturīga stikla kolba ar slīpēta stikla muti, lai varētu to savienot; un dažas stikla pērles (dažās tiek izmantota koka nūja), lai samazinātu izveidoto burbuļu lielumu.
Stikla lodītes kalpo kā burbuļus veidojoši kodoli, kas ļauj šķidrumam lēnām vārīties, izvairoties no pārkaršanas, kas rada sava veida milzu burbuļus; pat spējīgs izvadīt šķidruma masu no destilācijas kolbas.
Kolbas mutei ir pievienots ugunsizturīga stikla adapteris ar trim mutēm, kas izgatavotas no slīpēta stikla. Vienu kaklu pievieno destilācijas kolbai, otru kaklu pievieno kondensatoram, un trešo kaklu noslēdz, izmantojot gumijas aizbāzni.
Attēlā stiprinājumam trūkst šī adaptera; un tā vietā termometrs un tiešs kondensatora savienotājs tiek novietoti caur to pašu gumijas aizbāzni.
Kondensators
Kondensators ir ierīce, kas paredzēta, lai izpildītu funkciju, kuru norāda tā nosaukums: kondensēt tvaiku, kas pārvietojas caur to. Caur augšējo muti tas ir savienots ar adapteri, un caur tā apakšējo muti tas ir savienots ar balonu, kur tiek savākti destilācijas produkti.
Attēla gadījumā destilētā tilpuma mērīšanai uzreiz izmanto (lai arī tas ne vienmēr ir pareizs) graduētu balonu.
Ūdens, kas cirkulē caur kondensatora ārējo apvalku, iekļūst tajā caur tā apakšējo daļu un izplūst caur augšējo daļu. Tas nodrošina, ka kondensatora temperatūra ir pietiekami zema, lai destilācijas kolbā ražotos tvaikus varētu kondensēt.
Visas detaļas, kas veido destilācijas aparātu, tiek fiksētas ar skavām, kas savienotas ar metāla balstu.
Destilējamā šķīduma tilpumu apaļā kolbā ievieto ar piemērotu tilpumu.
Pareizi savienojumi tiek veikti, izmantojot grafītu vai taukus, lai nodrošinātu efektīvu blīvēšanu, un sākas šķīduma sildīšana. Vienlaicīgi sākas ūdens izplūšana caur kondensatoru.
Apkure
Karsējot destilācijas kolbu, termometrā novēro temperatūras paaugstināšanos, līdz tiek sasniegts punkts, kurā temperatūra paliek nemainīga. Tas tā paliek, pat ja apkure turpinās; ja vien viss gaistošais šķidrums nav pilnībā iztvaikojis.
Šīs izturēšanās izskaidrojums ir tāds, ka ir sasniegta komponenta viršanas temperatūra ar zemāko šķidruma maisījuma viršanas punktu, kurā tā tvaika spiediens ir vienāds ar ārējo spiedienu (760 mm Hg).
Šajā brīdī visa siltumenerģija tiek iztērēta, mainoties no šķidruma stāvokļa uz gāzveida stāvokli, kas nozīmē šķidruma starpmolekulārās kohēzijas spēka izbeigšanos. Tāpēc siltuma padeve nenozīmē temperatūras paaugstināšanos.
Destilācijas šķidrais produkts tiek savākts pareizi marķētās kolbās, kuru tilpums būs atkarīgs no tilpuma, kas sākotnēji tika ievietots destilācijas kolbā.
Piemēri
Ūdens un spirta destilācija
Jums ir 50% spirta ūdens šķīdumā. Vai, zinot, ka spirta viršanas temperatūra ir 78,4 ° C un ūdens viršanas temperatūra ir aptuveni 100 ° C, vai tīru spirtu var iegūt ar vienkāršu destilācijas darbību? Atbilde ir nē.
Sildot spirta un ūdens maisījumu, sākotnēji tiek sasniegts gaistošāko šķidrumu viršanas punkts; šajā gadījumā alkohols. Veidotajā tvaikā būs lielāks spirta īpatsvars, taču tvaikā būs arī daudz ūdens, jo viršanas temperatūra ir līdzīga.
Šķidrumam, kas savākts no destilācijas un kondensācijas, spirta procentuālais daudzums būs lielāks par 50%. Ja šo šķidrumu pēc kārtas destilē, var iegūt koncentrētu spirta šķīdumu; bet ne tīrs, jo tvaiki turpinās ūdeni ievilkt līdz noteiktai kompozīcijai, veidojot tā dēvēto azeotropu
Cukuru raudzēšanas šķidrā produkta spirta procentuālā daļa ir 10%. Šo koncentrāciju var panākt līdz 50%, tāpat kā viskija gadījumā, ar vienkāršu destilāciju.
Šķidruma un cietās vielas atdalīšana
Sāls šķīdums ūdenī sastāv no šķidruma, kuru var iztvaicēt, un no gaistoša savienojuma ar augstu viršanas temperatūru: sāls.
Destilējot šķīdumu, kondensācijas šķidrumā var iegūt tīru ūdeni. Tikmēr destilācijas kolbas apakšā sāļi nostādināsies.
Alkohols un glicerīns
Tajā ir etilspirta maisījums ar viršanas temperatūru 78,4ºC un glicerīns ar viršanas temperatūru 260ºC. Veicot vienkāršu destilāciju, veidotajos tvaikos būs ļoti augsts spirta procents, tuvu 100%.
Tāpēc tiks iegūts destilēts šķidrums ar spirta procentuālo daudzumu, kas līdzīgs tvaika saturam. Tas notiek tāpēc, ka šķidrumu viršanas temperatūra ir ļoti atšķirīga.
Atsauces
- Klods Joders. (2019. gads). Destilācija. Vadu ķīmija. Atgūts no: wiredchemist.com
- Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija. (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
- Dragani, Rachelle. (2018. gada 17. maijs). Trīs vienkāršu destilācijas maisījumu piemēri. Zinātne. Atgūts no: sciencing.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 2. janvāris). Kas ir destilācija? Ķīmijas definīcija. Atgūts no: domaco.com
- Dr Metinātājs. (sf). Vienkārša destilācija. Atgūts no: dartmouth.edu
- Barselonas Universitāte. (sf). Destilācija. Atgūts no: ub.edu