Zawartość
- Aparat destylacyjny
- Prosty wykres destylacji
- Objętość a temperatura
- Prosta teoria destylacji
- Destylacja w przemyśle
Kiedy fermentujesz owoce do produkcji alkoholu, możesz destylować płynną mieszaninę, aby wyizolować jej części. Ta metoda destylacji wykorzystuje różne kompozycje, które tworzą ciecz w procesie takim jak fermentacja. Chemicy doskonale wykorzystują te procesy do oczyszczania rozpuszczalników i innych produktów reakcji ciekłych, w tym do oddzielania składników ropy naftowej.
Aparat destylacyjny
Wykresy destylacji pokazują ilości zmierzone za pomocą eksperymentów destylacji, które oddzielają składniki cieczy. Te eksperymenty wykorzystują kolumny destylacyjne frakcyjne składający się z kolumny, która pozwala ciekłemu kapać do okrągłodennej kolby z termometrem na górze kolumny w celu ustalenia temperatury oparów.
Ukośna komora cieczy łączy się z punktem wzdłuż kolumny ułamkowej w pobliżu szczytu, który rozciąga się od komory. Tworzy to powierzchnię, na której para może się skraplać i gromadzić w zewnętrznej kolbie.
Poprzez konfigurację destylacji z prostego schematu destylacji ciecz wrze w gaz, skrapla się z powrotem w ciecz i kontynuuje ten proces, dopóki ciecz, którą chcesz destylować, nie zgromadzi się w zewnętrznej kolbie. Aparat działa poprzez podgrzewanie cieczy, która gromadzi się w kolbie, tak że kolumna ułamkowa informuje cię o prężności pary formy gazowej ciekłej mieszaniny.
Termometr u góry powinien wskazywać temperaturę wrzenia cieczy. Zewnętrzna kolba umożliwia zbieranie cieczy, którą chcesz oddestylować, a także służy jako odpowietrznik, dzięki czemu aparat nie pęka w wyniku przegrzania.
Bardzo ostrożnie kontroluj temperaturę, maksymalizując kontakt między cieczą, która kapie z powrotem do kolby okrągłodennej, a parą, która unosi się przez kolumnę frakcyjną. Czasami kolumna ułamkowa ma szklane koraliki lub poziomy wystające z wewnętrznych stron, aby zmaksymalizować pole powierzchni kontaktu. Śledź temperaturę za pomocą termometru, aby dowiedzieć się, w jakiej temperaturze to się dzieje. Powinieneś skończyć z ciśnieniem pary cieczy w mieszaninie.
Układ aparatu gwarantuje, że prężność pary związku o niższej temperaturze wrzenia w mieszaninie jest wyższa niż prężność pary tego o wyższej temperaturze wrzenia. Pozwala to również zdefiniować temperaturę wrzenia jako temperaturę, w której prężność pary jest równa ciśnieniu atmosferycznemu cieczy w otwartym pojemniku. Jest to najniższa temperatura, w której ciekła postać mieszaniny lub związku wrze w gaz. Te metody destylacji frakcyjnej sprawiają, że są one przydatne w warunkach przemysłowych do produkcji związków chemicznych.
Prosty wykres destylacji
Możesz także użyć frakcji gazu destylowanego jako frakcji molowej, aby wykreślić wykres temperatury cieczy, mieszaniny ciecz-para i samej pary, aby określić temperaturę wrzenia dwóch lub więcej składników związku . Wiele konfiguracji aparatów destylacyjnych automatycznie mierzy temperaturę podczas ogrzewania eksperymentu. Może to dać ciągły zestaw punktów danych w czasie, które można łatwo wykreślić za pomocą Excela lub innego oprogramowania.
Krzywa mówi to, ponieważ gdy para nagrzewa się i przechodzi przez kolumnę ułamkową, powinna ona rozdzielić się na dwie oddzielne mieszaniny cieczy i gazów. Rejestrując temperaturę w trakcie procesu destylacji, możesz dowiedzieć się, jakie związki faktycznie opierają się na temperaturze wrzenia.
Lub możesz użyć tego samego procesu do ustalenia temperatury wrzenia znanego związku. Proces ten jest jednak ograniczony przez temperatury, które można osiągnąć, gdy źródło ciepła wpływa na kolbę okrągłodenną.
Objętość a temperatura
Prosty wykres destylacji powinien pokazywać wykres destylacji objętości w funkcji temperatury mieszaniny z punktami, w których temperatura obu lub wszystkich gazów przecina się, zlokalizować punkt wrzenia każdego składnika gazu. Ta krzywa składu pozwala ustalić odpowiednią konfigurację i temperaturę aparatu, aby oddzielić mieszaninę gazu lub cieczy. Możesz eksperymentować z różnymi typami kolumn ułamkowych, aby dowiedzieć się, która z nich daje najbardziej przejrzyste wyobrażenie o temperaturze wrzenia składników.
Prosty wykres destylacji jest zgodny z prostą teorią destylacji. Prosta destylacja oznacza, że gaz skrapla się raz w cieczy, więc musisz wykonać go na cieczach lub gazach, których punkty wrzenia znajdują się wystarczająco daleko od siebie, aby je rozpoznać.
Nazywa się stosowanie wielu etapów kondensacji destylacja frakcyjna, aw tym przypadku użyłbyś wykres destylacji frakcyjnej objętości w funkcji temperatury. Można dokonać ekstrapolacji, aby obliczyć teoretyczne ustawienia dla innych cieczy i mieszanin, ponieważ posiadanie większej liczby perełek lub płytek w układzie powinno teoretycznie usprawnić metodę rozdzielania, jednocześnie wydłużając czas potrzebny na rozdzielenie mieszaniny.
Prosta teoria destylacji
Mieszaniny destylowane podczas eksperymentów nie dają czystych próbek, ale powodują zanieczyszczenia w różnych mierzonych mieszaninach. Oznacza to, że możesz użyć równań do wyjaśnienia wyników eksperymentalnych z destylacji, a także z prognoz opartych na wcześniej ustalonych danych o składzie gazów i cieczy. Prawo Raoultsa i prawo Daltona dają ci sposoby pomiaru tych proporcji prostej teorii destylacji.
Następuje dokładny skład tej pary, która przełącza się między gotowaniem a kondensacją Prawo Raoultsa, który stwierdza, że prężność pary związku zmniejsza się, gdy jest on w roztworze, i można go powiązać ze składem molowym. Równanie P.ZA= PoZA x χZA mówi ci, że ciśnienie cząstkowe określonego składnika A P.ZA jest wytwarzany dla procentu składnika P.oZA i ułamek molowy A „chi” χZA.
Ciśnienie cząstkowe to ciśnienie, jakie miałby gaz składowy mieszaniny, gdyby miał całą objętość tej mieszaniny w tej samej temperaturze. Pozwala to określić, ile gazu powinno być obecne, jeśli znamy wcześniej ułamek molowy.
Możesz wtedy użyć Prawo daltonów który stwierdza, że całkowite ciśnienie mieszaniny gazów jest równe sumie ciśnień cząstkowych, które ją tworzą. Wyjaśnia to teoria ruchu cząstek gazu i interakcji między nimi.
Możesz opisać prężność pary związku na podstawie temperatury roztworu i temperatury wrzenia związku, ponieważ gdy temperatura wzrośnie, więcej cząsteczek gazu będzie miało wystarczającą energię kinetyczną, aby uderzyć się nawzajem w odpowiedniej orientacji, aby umożliwić reakcję pojawić się. Potrzebują tego, aby pokonać siły międzycząsteczkowe, które utrzymywałyby cząstki razem w fazie ciekłej.
Destylacja w przemyśle
Oprócz badań temperatury wrzenia i gazowych właściwości związków, destylacja znajduje zastosowanie w wielu zastosowaniach w przemyśle. Służy do badania i tworzenia reakcji między olejem, wodą i innymi składnikami, takimi jak metan, które są stosowane w paliwie. Naukowcy i producenci żywności mogą go używać do produkcji likieru, piwa i różnych rodzajów wina. Techniki destylacji znalazły praktyczne zastosowanie w przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym i innych metodach produkcji chemicznej.
Technikę tę stosuje się nawet w żarówkach, aby zapobiec uszkodzeniu żarnika wolframowego i zapewnić świecenie w żarówkach. Robią to poprzez oddzielenie powietrza w celu wytworzenia gazów niezbędnych do wytworzenia żarówek. Te metody destylacji są zgodne z teorią i eksperymentalnymi metodami rozdziału.