EGYSZERŰ DESZTILLÁCIÓ: ELJÁRÁS ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2025

Az egyszerű desztilláció egy olyan eljárás, amelynek során a folyadékból előállított gőzöket közvetlenül egy kondenzátorba vezetik, amelyben alacsony hőmérsékleten gőz és kondenzáció alakul ki.

Az illékony komponenseket elválasztják a folyadékban található nem illékony komponensektől. Használják két nagyon eltérő forráspontú oldatban lévő folyadék elválasztására is.

Egy egyszerű desztilláció alapbeállítása. Forrás: Pixabay

Az egyszerű desztilláció nem hatékony módszer az oldatban lévő két illékony folyadék elválasztására. Ha annak hőmérséklete hőellátással növekszik, a molekulák kinetikus energiája is növekszik, ami lehetővé teszi számukra, hogy legyőzzék a közöttük lévő kohéziós erőt.

Az illékony folyadékok akkor forrnak, amikor gőznyomásuk megegyezik az oldat felületén kifejtett külső nyomással. Mindkét folyadék hozzájárul a képződött gőz összetételéhez, az illékonyabb folyadék jelenléte nagyobb; azaz a legalacsonyabb forráspontú.

Ezért az illékonyabb folyadék képezi a képződött desztillátum nagy részét. A folyamatot addig ismételjük, amíg a kívánt tisztaságot vagy a lehető legmagasabb koncentrációt el nem éri.

Egyszerű desztillációs folyamat

Egyszerű desztillációval az oldat hőmérsékletét addig melegítik, amíg felforr. Ebben a pillanatban megtörténik a folyadék és a gáznemű állapot közötti átmenet. Ez akkor figyelhető meg, amikor az oldatban állandó buborékképződés kezdődik.

Felszerelés

Az egyszerű desztillációhoz használt berendezés általában égőből vagy melegítő takaróból áll (lásd a képet); egy kerek tűzálló üveg lombik, csiszolt üveggel, hogy összekapcsolódjon; és néhány üveggyöngy (néhányan fából készült botot használnak) a képződött buborékok méretének csökkentése érdekében.

Az üveggyöngyök buborékképző magként szolgálnak, amelyek lehetővé teszik a folyadék lassú forrását, elkerülve a túlmelegedést, amely valamilyen óriási buborék képződését eredményezi; akár egy folyadék tömegének kiürítésére is a desztilláló lombikból.

A lombik szájához csatlakozik egy tűzálló üveg adapter, három szájjal, amelyek őrölt üvegből készültek. Az egyik nyakat a desztilláló lombikhoz erősítik, a második nyakat a kondenzátorhoz erősítik, a harmadik nyakot pedig gumidugóval zárják le.

A képen a tartón nincs ez az adapter; ehelyett a hőmérőt és a kondenzátor közvetlen csatlakozóját ugyanazon a gumidugón keresztül helyezik el.

Kondenzátor

A kondenzátor olyan eszköz, amelyet arra a funkcióra terveztek, amelyet a neve megnevez: a rajta mozgó gőz kondenzálására. Felső száján keresztül csatlakozik az adapterhez, alsó száján pedig egy léggömbhöz, ahol a desztillációs termékeket összegyűjtik.

A kép esetében (bár ez nem mindig helyes) egy mérőhengert használnak a desztillált térfogat egyszeri mérésére.

A víz, amely a kondenzátor külső burkolatán kering, bejut az alsó részébe, és kilép a felső részen. Ez biztosítja, hogy a kondenzátor hőmérséklete elegendő legyen ahhoz, hogy lehetővé váljon a desztilláló lombikban keletkező gőzök kondenzációja.

A desztillációs készüléket alkotó összes alkatrészt fém tartóhoz kapcsokkal rögzítik.

A desztillációnak kitett oldatot megfelelő mennyiségű kerek lombikba helyezzük.

A megfelelő csatlakoztatást grafittal vagy zsírral végezzük a hatékony tömítés biztosítása érdekében, és megkezdődik az oldat melegítése. Ezzel egyidejűleg megkezdődik a víz átvezetése a kondenzátoron.

Fűtés

A desztilláló lombik melegítése közben a hőmérőn megnő a hőmérséklet, amíg el nem ér egy pontot, ahol a hőmérséklet állandó marad. Ez akkor is megmarad, ha a fűtés folytatódik; kivéve, ha az illékony folyadék teljesen elpárolog.

Ennek magyarázata az, hogy elérte a folyékony keverék legalacsonyabb forráspontú alkotóelem forráspontját, amelynek gőznyomása megegyezik a külső nyomással (760 mm Hg).

Ezen a ponton az összes hőenergia felhasználásra kerül a folyadék állapotból a gáznemű állapotba való váltás során, amely magában foglalja a folyadék intermolekuláris kohéziós erejének kimerülését. Ezért a hőellátás nem növeli a hőmérsékletet.

A desztilláció folyékony termékét megfelelően címkézett lombikokba gyűjtik, amelyek térfogata az eredetileg a desztilláló lombikba helyezett térfogatától függ.

Példák

Víz és alkohol desztillálása

50% alkohol-vizes oldatot tartalmaz. Ha tudjuk, hogy az alkohol forráspontja 78,4 ° C, a víz forráspontja pedig körülbelül 100 ° C, akkor lehet-e tiszta alkoholt előállítani egy egyszerű desztillációs lépéssel? A válasz nem.

Az alkohol-víz keverék melegítésével kezdetben eléri a leg illékonyabb folyadék forráspontját; ebben az esetben alkohol. A képződött gőzben nagyobb az alkohol aránya, de a vízben is magas a víz jelenléte, mivel a forráspont hasonló.

A desztillációból és a kondenzációból összegyűjtött folyadék alkoholszázaléka meghaladja az 50% -ot. Ha ezt a folyadékot egymást követő lepárlásnak vetik alá, koncentrált alkoholos oldatot kaphat; de nem tiszta, mivel a gőzök továbbra is húzzák a vizet egy bizonyos összetételre, az azeotrópnak nevezzük

A cukrok erjedésének folyékony termékének alkoholtartalma 10%. Ezt a koncentrációt 50% -ra lehet növelni, mint a whisky esetében, egyszerű desztillációval.

Folyadék-szilárd anyag elválasztása

A só vizes oldata folyékony illékony anyagból és magas forráspontú nem illékony vegyületből áll: só.

Az oldat desztillálásával tiszta víz nyerhető a kondenzációs folyadékban. Eközben a desztillációs lombik alján a sók leülepednek.

Alkohol és glicerin

Van egy etil-alkohol keverék, forráspontja 78,4ºC, és a glicerin, forráspontja 260ºC. Ha egyszerű desztillációnak vetik alá, akkor a képződött gőzben nagyon magas az alkoholszázalék, közel 100%.

Ezért desztillált folyadékot kapunk, amelynek alkoholszázaléka hasonló a gőzéhez. Ez azért történik, mert a folyadékok forráspontja nagyon eltérő.

Irodalom

1. Claude Yoder. (2019). Lepárlás. Vezetékes kémia. Helyreállítva: wiredchemist.com
2. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
3. Dragani, Rachelle. (2018. május 17.). Három példa az egyszerű desztillációs keverékekre. Sciencing. Helyreállítva: sciencing.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. január 02.). Mi az a lepárlás? Kémia meghatározása. Helyreállítva: gondolat.com
5. Dr. Hegesztő. (Sf). Egyszerű desztilláció. Helyreállítva: dartmouth.edu
6. A barcelonai egyetem. (Sf). Lepárlás. Helyreállítva: ub.edu