Απλή διαδικασία απόσταξης και παραδείγματα

Το απλή απόσταξη είναι μια διαδικασία κατά την οποία οι ατμοί που παράγονται από ένα υγρό λαμβάνονται απευθείας σε ένα συμπυκνωτή, μέσα στον οποίο η θερμοκρασία των ατμών κατεβαίνει και η συμπύκνωση λαμβάνει χώρα.

Χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό ενός πτητικού συστατικού από τα μη πτητικά συστατικά που υπάρχουν σε ένα υγρό. Χρησιμοποιείται επίσης για τον διαχωρισμό δύο υγρών που υπάρχουν σε ένα διάλυμα με πολύ διαφορετικά σημεία βρασμού.

Η απλή απόσταξη δεν είναι μια αποτελεσματική μέθοδος για τον διαχωρισμό δύο πτητικών υγρών που υπάρχουν σε ένα διάλυμα. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται μέσω της παροχής θερμότητας, η κινητική ενέργεια των μορίων αυξάνεται επίσης, γεγονός που τους επιτρέπει να ξεπεράσουν τη συνεκτική δύναμη μεταξύ τους.

Τα πτητικά υγρά αρχίζουν να βράζουν όταν η τάση ατμών τους ισούται με την εξωτερική πίεση που ασκείται στην επιφάνεια του διαλύματος. Και τα δύο υγρά συμβάλλουν στη σύνθεση του ατμού που σχηματίζεται, η παρουσία του πιο πτητικού υγρού είναι μεγαλύτερη. δηλαδή, εκείνη με το χαμηλότερο σημείο βρασμού.

Ως εκ τούτου, το πιο πτητικό υγρό αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του αποστάγματος που σχηματίζεται. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να επιτευχθεί η επιθυμητή καθαρότητα ή η μέγιστη δυνατή συγκέντρωση.

Ευρετήριο

• 1 Διαδικασία απλής απόσταξης
  • 1.1 Ομάδα
  • 1.2 Συμπυκνωτής
  • 1.3 Θέρμανση
• 2 Παραδείγματα
  • 2.1 Απόσταξη νερού και αλκοόλης
  • 2.2 Διαχωρισμός υγρού-στερεού
  • 2.3 Αλκοόλ και γλυκερίνη
• 3 Αναφορές

Απλή διαδικασία απόσταξης

Σε απλή απόσταξη η θερμοκρασία ενός διαλύματος αυξάνεται μέχρι να φτάσει στο σημείο βρασμού του. Εκείνη τη στιγμή, συμβαίνει η μετάβαση μεταξύ των υγρών και των αέριων καταστάσεων. Αυτό παρατηρείται όταν αρχίζει μια σταθερή διοχέτευση κατά τη διάλυση.

Ομάδα

Ο εξοπλισμός για τη διεξαγωγή της απλής απόσταξης αποτελείται συνήθως από έναν αναπτήρα ή μια θερμαντική κουβέρτα (βλέπε εικόνα). μια γυάλινη φιάλη στρογγυλής πυρίμαχης γυάλινης επιφάνειας με στόμα από γυαλισμένο γυαλί, ώστε να επιτρέπεται η σύζευξη της. και μερικές γυάλινες χάντρες (μερικοί χρησιμοποιούν ξύλινο ραβδί) για να μειώσουν το μέγεθος των σχηματισμένων φυσαλίδων.

Τα γυάλινα σφαιρίδια χρησιμεύουν ως πυρήνες σχηματισμού φυσαλίδων, οι οποίες επιτρέπουν στο υγρό να βράσει αργά, αποτρέποντας την υπερθέρμανση που έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός είδους γιγάντιων φυσαλίδων. ικανή ακόμη και να εκβάλλει μια μάζα υγρού από το μπαλόνι απόσταξης.

Τοποθετημένο στο στόμιο της φιάλης είναι ένας πυρίμαχος προσαρμογέας γυαλιού με τρία ακροφύσια, τα οποία είναι κατασκευασμένα από παγωμένο γυαλί. Ένα στόμιο συζεύγνυται στη φιάλη απόσταξης, ένα δεύτερο στόμιο συνδέεται με τον συμπυκνωτή και το τρίτο στόμιο κλείνει με τη χρήση ενός ελαστικού πώματος.

Στην εικόνα, το συγκρότημα δεν διαθέτει αυτόν τον προσαρμογέα. και αντ 'αυτού, μέσω του ίδιου ελαστικού πώματος, τοποθετείται το θερμόμετρο και ένας απευθείας συνδετήρας στον συμπυκνωτή.

Συμπυκνωτής

Ο συμπυκνωτής είναι μια συσκευή σχεδιασμένη να εκπληρώνει τη λειτουργία που υποδεικνύεται από το όνομά του: να συμπυκνώνει τον ατμό που κινείται μέσα από το εσωτερικό του. Με το ανώτερο στόμιο του συνδέεται με τον προσαρμογέα και από το κάτω στόμιο του συνδέεται με μια σφαίρα όπου συλλέγονται τα προϊόντα της απόσταξης.

Στην περίπτωση της εικόνας, χρησιμοποιούν (αν και δεν είναι πάντοτε σωστοί) έναν διαβαθμισμένο κύλινδρο, για να μετρήσουν αμέσως τον απεσταγμένο όγκο.

Το νερό που κυκλοφορεί μέσα από το εξωτερικό περίβλημα του συμπυκνωτή, εισέρχεται σε αυτό από το κατώτερο τμήμα του και φεύγει από το ανώτερο τμήμα. Αυτό εξασφαλίζει ότι η θερμοκρασία συμπυκνωτή είναι αρκετά χαμηλή ώστε να επιτρέπει τη συμπύκνωση των ατμών που παράγονται στη φιάλη απόσταξης.

Όλα τα τεμάχια που αποτελούν τη συσκευή απόσταξης στερεώνονται με σφιγκτήρες συνδεδεμένους σε μεταλλικό στήριγμα.

Ένας όγκος του διαλύματος που πρόκειται να υποβληθεί στην απόσταξη τοποθετείται στην στρογγυλή φιάλη με κατάλληλη χωρητικότητα.

Οι κατάλληλες συνδέσεις γίνονται με γραφίτη ή γράσο για να εξασφαλιστεί ότι η σφράγιση είναι αποτελεσματική και αρχίζει η θέρμανση του διαλύματος. Ταυτόχρονα, αρχίζει η διέλευση του νερού μέσω του συμπυκνωτή.

Θέρμανση

Καθώς προχωράει η θέρμανση του μπαλονιού απόσταξης, παρατηρείται αύξηση του θερμοκρασίας στο θερμόμετρο, μέχρις ότου φθάσει σε ένα σημείο στο οποίο η θερμοκρασία παραμένει σταθερή. Αυτό παραμένει ακόμη και αν η θέρμανση συνεχίσει. εκτός αν όλα τα πτητικά υγρά έχουν εξατμιστεί πλήρως.

Η εξήγηση για αυτή τη συμπεριφορά είναι ότι έχει επιτευχθεί το σημείο βρασμού του συστατικού χαμηλότερης βρασμού του υγρού μίγματος στο οποίο η τάση ατμών του ισούται με την εξωτερική πίεση (760 mm Hg).

Σε αυτό το σημείο, όλη η θερμική ενέργεια δαπανάται στην αλλαγή από την υγρή κατάσταση στην αέρια κατάσταση η οποία συνεπάγεται την εκπνοή της ενδομοριακής δύναμης συνοχής του υγρού. Επομένως, η παροχή θερμότητας δεν μεταφράζεται σε αύξηση της θερμοκρασίας.

Το υγρό προϊόν της απόσταξης συλλέγεται σε φιάλες, κατάλληλα επισημασμένες, οι όγκοι των οποίων θα εξαρτώνται από τον όγκο που τοποθετήθηκε αρχικά στη φιάλη απόσταξης.

Παραδείγματα

Απόσταξη νερού και αλκοόλ

Υπάρχει διάλυμα 50% αλκοόλης σε νερό. Γνωρίζοντας ότι το σημείο βρασμού του αλκοόλ είναι 78,4 ° C και το σημείο βρασμού του νερού είναι περίπου 100 ° C, μπορεί κανείς να αποκτήσει μια καθαρή αλκοόλη με ένα απλό στάδιο απόσταξης; Η απάντηση είναι όχι.

Με τη θέρμανση του μίγματος αλκοόλης-νερού, αρχικά επιτυγχάνεται το σημείο βρασμού του πιο πτητικού υγρού. στην περίπτωση αυτή, αλκοόλ. Ο ατμός που σχηματίζεται θα έχει μεγαλύτερη αναλογία αλκοόλης, αλλά θα υπάρχει επίσης υψηλή παρουσία νερού στον ατμό, καθώς τα σημεία βρασμού είναι παρόμοια..

Το υγρό που συλλέγεται από την απόσταξη και τη συμπύκνωση θα έχει ποσοστό αλκοόλης μεγαλύτερο από 50%. Εάν αυτό το υγρό υποβάλλεται σε διαδοχικές αποστάξεις, μπορεί να επιτευχθεί διάλυμα συμπυκνωμένης αλκοόλης. αλλά όχι καθαρές, καθώς οι ατμοί θα συνεχίσουν να ρέουν νερό σε μια συγκεκριμένη σύνθεση, σχηματίζοντας αυτό που είναι γνωστό ως αζεότροπος

Το υγρό προϊόν της ζύμωσης σακχάρων έχει ποσοστό αλκοόλης 10%. Αυτή η συγκέντρωση μπορεί να μεταφερθεί στο 50%, όπως στην περίπτωση του Whiskey, με απλή απόσταξη.

Διαχωρισμός υγρού-στερεού

Ένα διάλυμα άλατος σε νερό σχηματίζεται από ένα υγρό που μπορεί να εξαερωθεί και μια μη πτητική ένωση με υψηλό σημείο ζέσεως: το άλας.

Όταν το διάλυμα αποστάζεται, καθαρό νερό μπορεί να ληφθεί στο υγρό συμπύκνωσης. Εν τω μεταξύ, στο κάτω μέρος της φιάλης απόσταξης, τα άλατα θα καθιζάνουν.

Αλκοόλ και γλυκερίνη

Έχει μίγμα αιθυλικής αλκοόλης, με σημείο βρασμού 78,4 ºC, και γλυκερίνη, με σημείο ζέσεως 260 ºC. Όταν υποβάλλονται σε απλή απόσταξη, ο ατμός που σχηματίζεται θα έχει πολύ υψηλό ποσοστό αλκοόλης, κοντά στο 100%.

Έτσι θα πάρετε ένα υγρό απεσταγμένο με ένα ποσοστό αλκοόλ, παρόμοιο με τον ατμό. Αυτό συμβαίνει επειδή τα σημεία βρασμού των υγρών είναι πολύ διαφορετικά.

Αναφορές

1. Claude Yoder (2019). Απόσταξη Ενσύρματη Χημεία Ανακτήθηκε από: wiredchemist.com
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Μάθηση.
3. Ντράγκανι, Ρέιτσελ. (17 Μαΐου 2018). Τρία παραδείγματα απλών μερών απόσταξης. Sciencing. Ανακτήθηκε από: sciencing.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2 Ιανουαρίου 2019). Τι είναι η απόσταξη; Ορισμός Χημείας. Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
5. Δρ Welder (s.f.). Απλή απόσταξη. Ανακτήθηκε από: dartmouth.edu
6. Πανεπιστήμιο Βαρκελώνης. (s.f.). Απόσταξη Ανακτήθηκε από: ub.edu