كيفية تكوين منحنى التقطير

عندما تخمر الفاكهة لصنع الكحول ، يمكنك تقطير المزيج السائل لعزل أجزاء منه. تستفيد طريقة التقطير هذه من التركيبات المختلفة التي يتكون منها السائل في عملية مثل التخمير. يستفيد الكيميائيون بشكل كبير من هذه العمليات لتنقية المذيبات والمنتجات الأخرى للتفاعلات السائلة ، بما في ذلك فصل مكونات النفط الخام.

توضح لك الرسوم البيانية للتقطير الكميات المقاسة من خلال تجارب التقطير التي تفصل بين مكونات السوائل. تستخدم هذه التجاربأعمدة التقطير التجزيئييتكون من عمود يسمح للسائل بالتنقيط في دورق مستدير القاع بميزان حرارة أعلى العمود لتحديد درجة حرارة البخار.

غرفة سائلة قطرية تتصل بنقطة على طول العمود الكسري بالقرب من القمة التي تمتد بعيدًا عن الغرفة. يؤدي هذا إلى إنشاء مساحة سطح يمكن للبخار أن يتكثف عليها ويتجمع في دورق خارجي.

من خلال إعداد التقطير من مخطط التقطير البسيط ، يغلي السائل ويتحول إلى غاز ويتكثف مرة أخرى إلى سائل واستمر في هذه العملية حتى يتجمع السائل الذي تريد تقطيره في الخارج قارورة. يعمل الجهاز عن طريق تسخين السائل الذي يتجمع في القارورة بحيث يخبرك العمود الكسري بضغط بخار شكل الغاز في الخليط السائل.

يجب أن يقرأ مقياس الحرارة الموجود في الأعلى درجة غليان السائل. تسمح القارورة الخارجية للسائل بالتجمع الذي تريد تقطيره ويعمل أيضًا كفتحة تهوية حتى لا ينكسر الجهاز بسبب السخونة الزائدة.

تحكم في درجة الحرارة بحذر شديد عن طريق تعظيم التلامس بين السائل الذي يقطر مرة أخرى في دورق القاع المستدير والبخار الذي يرتفع عبر العمود الكسري. في بعض الأحيان ، يحتوي العمود الكسري على خرز زجاجي أو مستويات بارزة من الجوانب الداخلية لزيادة مساحة سطح التلامس. تتبع درجة الحرارة باستخدام مقياس الحرارة لمعرفة درجة الحرارة التي يحدث عندها هذا. يجب أن ينتهي بك الأمر مع ضغط بخار السوائل في الخليط.

يضمن إعداد الجهاز أن ضغط بخار المركب مع نقطة غليان منخفضة في الخليط أكبر من ضغط بخار المركب ذي نقطة غليان أعلى. يتيح لك هذا أيضًا تحديد نقطة الغليان على أنها درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط البخار مساويًا للضغط الجوي لسائل في حاوية مفتوحة. هذه هي أدنى درجة حرارة يغلي فيها الشكل السائل للخليط أو المركب في غاز. تجعل طرق التقطير التجزيئي هذه مفيدة في البيئات الصناعية لتصنيع المركبات الكيميائية.

يمكنك أيضًا استخدام جزء الغاز المقطر ككسر جزيئي لرسم رسم بياني لدرجة حرارة السائل ومزيج البخار السائل والبخار نفسه لتحديد نقطة غليان مكونين أو أكثر من مكونات مجمع. ستقوم العديد من أجهزة التقطير بقياس درجة الحرارة تلقائيًا طوال فترة تسخين التجربة. يمكن أن يمنحك هذا مجموعة مستمرة من نقاط البيانات بمرور الوقت والتي يمكن بسهولة رسمها باستخدام برنامج Excel أو بعض البرامج الأخرى.

يخبرك المنحنى بهذا لأنه ، عندما يسخن البخار ويمر عبر العمود الكسري ، يجب أن ينفصل إلى مزيجين منفصلين من السوائل والغازات. من خلال تسجيل درجة الحرارة خلال عملية التقطير ، يمكنك معرفة ما هي المركبات التي تعتمد بالفعل على درجة الغليان.

أو يمكنك استخدام نفس العملية لتحديد درجة غليان مركب معروف. ومع ذلك ، فإن العملية محدودة بسبب درجات الحرارة التي يمكنك تحقيقها مع تأثير مصدر الحرارة على القارورة المستديرة القاع.

يجب أن يوضح الرسم البياني للتقطير البسيط رسمًا بيانيًا للتقطير للحجم مقابل درجة حرارة الخليط تحدد النقاط التي تتقاطع عندها درجة حرارة كل من الغازات أو جميعها نقطة غليان كل مكون من مكونات غاز. يتيح لك منحنى التركيب هذا معرفة الإعداد المناسب للجهاز ودرجة الحرارة لفصل خليط الغاز أو السائل. يمكنك تجربة أنواع مختلفة من الأعمدة الكسرية لمعرفة أي منها يمنحك أوضح فكرة عن نقطة الغليان للمكونات.

يتبع الرسم البياني للتقطير البسيط نظرية التقطير البسيطة.تقطير بسيطيعني أن الغاز يتكثف إلى سائل مرة واحدة ، لذلك تحتاج إلى إجرائه على السوائل أو الغازات التي تحتوي على نقاط غليان بعيدة بما يكفي عن بعضها البعض لتمييزها.

يسمى استخدام خطوات متعددة من التكثيفالتقطير التجزيئي، وفي هذه الحالة ، يمكنك استخدام الرسم البياني للتقطير الجزئي للحجم مقابل. درجة الحرارة. يمكنك الاستقراء لمعرفة الإعدادات النظرية للسوائل والمخاليط الأخرى نظرًا لوجود المزيد من الخرز أو الألواح في الإعداد يجب أن يحسن نظريًا طريقة الفصل مع زيادة الوقت المستغرق لفصل الخليط.

الخلائط التي يتم تقطيرها من خلال التجارب لا تنتج عينات نقية ، ولكنها تؤدي إلى شوائب في الخلائط المختلفة التي تقيسها. هذا يعني أنه يمكنك استخدام المعادلات لشرح النتائج التجريبية من التقطير وكذلك من التنبؤات بناءً على البيانات المحددة مسبقًا حول تكوين الغازات والسوائل. يمنحك قانون راولت وقانون دالتون طرقًا لقياس هذه النسب من نظرية التقطير البسيطة.

يتبع التركيب الدقيق لذلك البخار الذي يتحول بين الغليان والتكثيفقانون راولت، والتي تنص على أن ضغط بخار المركب ينخفض ​​عندما يكون في محلول ويمكن أن يكون مرتبطًا بالتركيب المولي. المعادلة

يخبرك أن الضغط الجزئي لمكون معين أص_أيتم إنتاجه بالنسبة المئوية للمكونص​^ا_أ وجزء الخلد من A "تشي"χ​_أ.

الضغط الجزئي هو الضغط الذي سيكون للغاز المكون لخليط ما إذا كان يحتوي على الحجم الكامل لهذا الخليط عند نفس درجة الحرارة. يتيح لك هذا تحديد مقدار الغاز الذي يجب أن يكون موجودًا إذا كنت تعرف الكسر الجزيئي قبل اليد.

يمكنك بعد ذلك ، استخدامقانون دالتونوالتي تنص على أن الضغط الكلي لخليط الغاز يساوي مجموع الضغوط الجزئية التي يتكون منها. تشرح نظرية كيفية تحرك جزيئات الغاز وتفاعلها مع بعضها البعض هذا.

يمكنك وصف ضغط بخار المركب باستخدام درجة حرارة المحلول ونقطة غليان المركب لأن متى تزداد درجة الحرارة ، سيكون لدى المزيد من جزيئات الغاز طاقة حركية كافية لضرب بعضها البعض في اتجاه مناسب للسماح رد فعل يحدث. إنهم بحاجة إلى هذا للتغلب على القوى بين الجزيئات التي من شأنها أن تبقي الجسيمات معًا في المرحلة السائلة.

بالإضافة إلى البحث عن نقطة الغليان والخصائص الغازية للمركبات ، يجد التقطير نفسه مفيدًا في العديد من التطبيقات عبر الصناعة. يستخدم في دراسة وتشكيل التفاعلات بين الزيت والماء والمكونات الأخرى مثل الميثان المستخدم في الوقود. يمكن لعلماء ومصنعي الأغذية استخدامه لصنع الخمور والبيرة وأنواع مختلفة من النبيذ. لقد وجدت تقنيات التقطير استخدامًا عمليًا في صناعات مستحضرات التجميل والعقاقير الصيدلانية وطرق التصنيع الكيميائية الأخرى.

يتم استخدام هذه التقنية حتى في المصابيح الكهربائية لمنع تلف خيوط التنجستن وتوفير توهج في المصابيح الكهربائية. يفعلون ذلك عن طريق فصل الهواء لإنتاج الغازات اللازمة لتصنيع المصابيح الكهربائية. تتبع طرق التقطير هذه الأساليب النظرية والتجريبية للفصل.