- Jednoduchý destilačný proces
- zariadenie
- kondenzátor
- kúrenie
- Príklady
- Destilácia vody a alkoholu
- Separácia kvapalina-pevná látka
- Alkohol a glycerín
- Referencie
Jednoduchá destilácie je proces, v ktorom pary vyrobené z kvapaliny sa dostávajú priamo do kondenzátora, v ktorom nízkoteplotné pary a kondenzátu.
Používa sa na oddelenie prchavej zložky od neprchavých zložiek prítomných v kvapaline. Používa sa tiež na oddelenie dvoch kvapalín prítomných v roztoku s veľmi odlišnými bodmi varu.
Základné nastavenie jednoduchej destilácie. Zdroj: Pixabay
Jednoduchá destilácia nie je účinnou metódou na oddelenie dvoch prchavých kvapalín prítomných v roztoku. Keď sa jej teplota zvyšuje dodávaním tepla, zvyšuje sa aj kinetická energia molekúl, čo im umožňuje prekonať kohéznu silu medzi nimi.
Prchavé kvapaliny sa začínajú vrieť, keď sa ich tlak pár rovná vonkajšiemu tlaku vyvíjanému na povrch roztoku. Obidve kvapaliny prispievajú k zloženiu vytvorenej pary, pričom prítomnosť prchavejšej kvapaliny je väčšia; to znamená ten s najnižšou teplotou varu.
Preto prchavejšia kvapalina tvorí väčšinu vytvoreného destilátu. Proces sa opakuje, až kým sa nedosiahne požadovaná čistota alebo najvyššia možná koncentrácia.
Jednoduchý destilačný proces
Pri jednoduchej destilácii sa teplota roztoku zvyšuje až do varu. V tom okamihu nastane prechod medzi kvapalným a plynným stavom. Toto sa pozoruje, keď sa v roztoku začína tvoriť neustále bublanie.
zariadenie
Zariadenia na jednoduchú destiláciu zvyčajne pozostávajú z horáka alebo vykurovacej prikrývky (pozri obrázok); okrúhla žiaruvzdorná sklenená banka so zábrusovými sklenenými ústami, aby sa umožnilo jej spojenie; a niektoré sklenené guľôčky (niektoré používajú drevenú tyčinku) na zmenšenie veľkosti vytvorených bublín.
Sklenené guľôčky slúžia ako jadrá tvoriace bubliny, ktoré umožňujú tekutine vrieť pomaly, aby nedochádzalo k prehrievaniu, ktoré vedie k tvorbe obrovských bublín; dokonca schopné vytlačiť z destilačnej banky hmotu z kvapaliny.
K ústam banky je pripevnený žiaruvzdorný sklenený adaptér s tromi ústami, ktoré sú vyrobené z brúseného skla. Jeden krk je pripojený k destilačnej banke, druhý krk je pripojený ku kondenzátoru a tretí krk je uzavretý pomocou gumovej zátky.
Na obrázku držiak nemá tento adaptér; a namiesto toho sú teplomer a priame pripojenie ku kondenzátoru umiestnené cez rovnakú gumenú zátku.
kondenzátor
Kondenzátor je zariadenie určené na plnenie funkcie, ktorá je uvedená v jeho názve: na kondenzáciu pary, ktorá ním prechádza. Prostredníctvom svojho horného ústia je spojený s adaptérom a prostredníctvom svojho dolného ústia je spojený s balónom, kde sa zbierajú destilačné produkty.
V prípade obrázka používajú (aj keď to nie je vždy správne) odmerný valec na meranie destilovaného objemu naraz.
Voda, ktorá cirkuluje vonkajším plášťom kondenzátora, vstupuje do spodnej časti a vystupuje z hornej časti. To zaisťuje, že teplota kondenzátora je dostatočne nízka na umožnenie kondenzácie pár produkovaných v destilačnej banke.
Všetky časti, ktoré tvoria destilačné zariadenie, sú pripevnené príchytkami spojenými s kovovým nosičom.
Objem roztoku, ktorý sa má destilovať, sa vloží do okrúhlej banky s vhodnou kapacitou.
Správne pripojenia sa uskutočňujú pomocou grafitu alebo maziva, aby sa zabezpečilo účinné utesnenie a začne sa zahrievanie roztoku. Súčasne sa začína prietok vody cez kondenzátor.
kúrenie
Keď sa destilačná banka zahrieva, na teplomere sa pozoruje zvýšenie teploty, až kým sa nedosiahne bod, keď teplota zostáva konštantná. To platí aj v prípade, že kúrenie pokračuje; pokiaľ sa všetka prchavá kvapalina úplne neodparila.
Vysvetlenie tohto správania je, že sa dosiahla teplota varu zložky s najnižším bodom varu kvapalnej zmesi, pri ktorej sa jej tlak pary rovná vonkajšiemu tlaku (760 mm Hg).
V tomto okamihu sa všetka tepelná energia vynakladá pri prechode z kvapalného stavu do plynného stavu, ktorý zahŕňa vypršanie medzimolekulovej kohéznej sily kvapaliny. Preto sa prívod tepla nepremieta do zvýšenia teploty.
Kvapalný produkt destilácie sa zhromažďuje v riadne označených bankách, ktorých objemy budú závisieť od objemu pôvodne vloženého do destilačnej banky.
Príklady
Destilácia vody a alkoholu
Máte 50% -ný alkohol vo vode. Ak vieme, že bod varu alkoholu je 78,4 ° C a bod varu vody je približne 100 ° C, potom je možné získať čistý alkohol jednoduchým destilačným krokom? Odpoveď znie nie.
Zahrievaním zmesi alkoholu a vody sa na začiatku dosiahne teplota varu najprchavejšej kvapaliny; v tomto prípade alkohol. Vytvorená para bude obsahovať vyšší podiel alkoholu, ale v pare bude tiež vysoká prítomnosť vody, pretože body varu sú podobné.
Kvapalina získaná destiláciou a kondenzáciou bude mať obsah alkoholu vyšší ako 50%. Ak sa táto kvapalina podrobí postupnej destilácii, môže sa dosiahnuť koncentrovaný alkoholový roztok; ale nie je to čisté, pretože výpary budú aj naďalej ťahať vodu do určitého zloženia a vytvárať takzvaný azeotrop
Kvapalný produkt fermentácie cukrov má obsah alkoholu 10%. Táto koncentrácia, ktorá môže byť upravená na 50%, ako v prípade whisky, jednoduchou destiláciou.
Separácia kvapalina-pevná látka
Roztok soli vo vode pozostáva z kvapaliny, ktorá sa môže prchať a neprchavej zlúčeniny s vysokou teplotou varu: soľ.
Destiláciou roztoku sa môže v kondenzačnej kvapaline získať čistá voda. Medzitým sa na dne destilačnej banky usadia soli.
Alkohol a glycerín
Existuje zmes etylalkoholu s teplotou varu 78,4 ° C a glycerínu s teplotou varu 260 ° C. Po jednoduchej destilácii bude mať vytvorená para veľmi vysoké percento alkoholu, takmer 100%.
Preto sa získa destilovaná kvapalina s percentom alkoholu, podobným ako v prípade pary. To sa deje preto, lebo body varu tekutín sú veľmi odlišné.
Referencie
- Claude Yoder. (2019). Destilácie. Kabelová chémia. Získané z: wiredchemist.com
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Learning.
- Dragani, Rachelle. (17. mája 2018). Tri príklady jednoduchých destilačných zmesí. Sciencing. Obnovené z: sciencing.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2. január 2019). Čo je destilácia? Definícia chémie. Získané z: thinkco.com
- Dr Welder. (SF). Jednoduchá destilácia. Získané z: dartmouth.edu
- Univerzita v Barcelone. (SF). Destilácie. Obnovené z: ub.edu