كيفية شرح بسيط مقابل. التقطير التجزيئي

غالبًا ما تحدث المواد الطبيعية ذات القيمة كمخاليط تحتوي على مكونات مرغوبة وغير مرغوب فيها. على سبيل المثال ، يشمل النفط الخام أنواعًا مختلفة من الهيدروكربونات المناسبة لأنواع وقود مختلفة في التطبيقات ، تحتوي مياه المحيطات على نسبة عالية من الملح ويحتوي خام الحديد على شوائب معدنية بالإضافة إلى حديد قابل للاستخدام. على مر القرون ، طور الناس طرقًا عديدة لتكرير أو تنقية المواد الطبيعية. التقطير البسيط والتقطير التجزيئي نوعان مختلفان من التقنية الأساسية لفصل المكونات المختلفة للسائل.

العلاقة بين درجة الحرارة والتبخر ضرورية لفهم التقطير البسيط والتقطير الجزئي. عندما يكون السائل في وعاء مفتوح ، يمارس الغلاف الجوي ضغطًا هبوطيًا على سطح السائل. يقاوم هذا الضغط الجوي ضغط بخار السائل ، والذي يتم إنشاؤه بواسطة الطاقة الحركية للجزيئات التي تتبخر من سطح السائل. مع زيادة درجة حرارة السائل ، يزداد أيضًا متوسط ​​الطاقة الحركية الجزيئية ؛ يتبخر المزيد من الجزيئات ، مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط البخار. يحدث الغليان عندما يمكن للجزيئات أن تتبخر بحرية لأن السائل قد وصل إلى درجة حرارة يساوي فيها ضغط البخار الضغط الجوي.

المركبات المختلفة لها درجات حرارة غليان مختلفة. وبالمثل ، في أي درجة حرارة معينة ، سيكون للمركبات المختلفة ضغوط بخار مختلفة. إذا تم تسخين خليط سائل من مركبات مختلفة في وعاء مغلق ، فإن تركيبة البخار المحبوس فوق السائل ستعكس هذه الاختلافات. سيحتوي البخار على جزيئات أكثر من المركبات ذات ضغط بخار أعلى وجزيئات أقل من المركبات ذات ضغط بخار أقل. سيكون المركب بدرجة غليان عالية جدًا بالنسبة للمركبات الأخرى في الخليط تقريبًا غائب من البخار ، والمواد الصلبة الذائبة غير المتطايرة ، مثل الملح ، ستبقى كرسوبيات في الحرارة وعاء. التقطير البسيط هو عملية جمع هذا البخار وتبريده بحيث يتكثف مرة أخرى في سائل. يفصل التقطير البسيط مكونات الخليط السائل لأن السائل المكثف يحتوي على نسبة أعلى من مركبات ذات ضغط بخار أعلى والسائل الأصلي يحتوي على نسبة أعلى من المركبات ذات بخار أقل الضغط.

يغير التقطير البسيط نسبة المركبات في السائلين النهائيين ، لكنه لا يحقق الفصل الكامل. يمكن تكرار العملية لتحقيق درجات فصل أعلى تدريجيًا ، ولكن هذا أيضًا يعد إهدارًا لأنه أثناء في كل عملية تقطير ، تتسرب بعض الجزيئات إلى الغلاف الجوي ويبقى بعضها كبقايا في عملية التقطير معدات. يعالج التقطير التجزيئي هذه المعضلة - تحسين التقطير البسيط من خلال تحقيق درجات أعلى من الفصل في إجراء تقطير واحد فقط.

يتمثل الاختلاف الأساسي بين التقطير التجزيئي والتقطير البسيط في إضافة عمود تجزئة بين الحاوية المسخنة والمكان الذي يتكثف فيه البخار. يمتلئ هذا العمود بمواد ، مثل الأسلاك المعدنية الرفيعة أو الخرز الزجاجي ، التي تشجع على التكثيف لأن مساحة سطحها عالية. عندما ترتفع الأبخرة عبر عمود التجزئة ، فإنها تتكثف لتصبح سائلة على الأسطح الأكثر برودة لهذه المواد. تتصاعد الأبخرة الساخنة من الأسفل فتتسبب في تبخر هذا السائل ، ثم يتكثف مرة أخرى ، ثم يتبخر مرة أخرى وهكذا دواليك. ينتج عن كل تبخر بخار بنسبة أعلى من الجزيئات ذات ضغط بخار أعلى. وبالتالي ، فإن التقطير التجزيئي يحقق فصلًا فائقًا مع فقد أقل للمواد لأن إجراء واحد يكافئ جولات متعددة من التقطير البسيط.