So erstellen Sie eine Destillationskurve

Wenn Sie Obst zu Alkohol fermentieren, können Sie die flüssige Mischung destillieren, um Teile davon zu isolieren. Diese Destillationsmethode nutzt die unterschiedlichen Zusammensetzungen, aus denen die Flüssigkeit in einem Prozess wie der Fermentation besteht. Chemiker nutzen diese Verfahren in großem Umfang zur Reinigung von Lösungsmitteln und anderen Produkten flüssiger Reaktionen, einschließlich der Trennung der Bestandteile von Rohöl.

Destillationsdiagramme zeigen Ihnen die Mengen, die durch Destillationsexperimente gemessen wurden, die Bestandteile von Flüssigkeiten trennen. Diese Experimente verwendenfraktionierte Destillationskolonnenbestehend aus einer Säule, die Flüssigkeit in einen Rundkolben mit einem Thermometer am oberen Ende der Säule tropfen lässt, um die Temperatur des Dampfes zu bestimmen.

Eine diagonale Flüssigkeitskammer ist mit einem Punkt entlang der Fraktionssäule nahe dem oberen Ende verbunden, der sich von der Kammer weg erstreckt. Dadurch entsteht eine Oberfläche, auf der der Dampf kondensieren und sich in einem externen Kolben sammeln kann.

Durch den Destillationsaufbau aus einem einfachen Destillationsdiagramm siedet eine Flüssigkeit zu einem Gas, kondensiert zurück in eine Flüssigkeit und setzt diesen Vorgang fort, bis sich die Flüssigkeit, die Sie destillieren möchten, im äußeren Flasche. Die Apparatur funktioniert durch Erhitzen der Flüssigkeit, die sich im Kolben sammelt, so dass die Fraktionssäule den Dampfdruck der Gasform der Flüssigkeitsmischung anzeigt.

Das Thermometer oben sollte den Siedepunkt der Flüssigkeit ablesen. Der Außenkolben sammelt die zu destillierende Flüssigkeit und dient gleichzeitig als Entlüftung, damit die Apparatur nicht durch Überhitzung zerbricht.

Kontrollieren Sie die Temperatur sehr sorgfältig, indem Sie den Kontakt zwischen der Flüssigkeit, die in den Rundkolben zurücktropft, und dem Dampf, der durch die Fraktionssäule aufsteigt, maximieren. Manchmal weist die Fraktioniersäule Glasperlen oder -ebenen auf, die von den Innenseiten hervorstehen, um die Kontaktoberfläche zu maximieren. Behalten Sie die Temperatur mit dem Thermometer im Auge, um die Temperatur herauszufinden, bei der dies geschieht. Sie sollten mit den Dampfdrücken der Flüssigkeiten in der Mischung enden.

Der apparative Aufbau garantiert, dass der Dampfdruck der Verbindung mit niedrigerem Siedepunkt in der Mischung größer ist als der Dampfdruck der Verbindung mit höherem Siedepunkt. Auf diese Weise können Sie auch den Siedepunkt als die Temperatur definieren, bei der der Dampfdruck für eine Flüssigkeit in einem offenen Behälter dem Atmosphärendruck entspricht. Dies ist die niedrigste Temperatur, bei der die flüssige Form der Mischung oder Verbindung zu einem Gas siedet. Diese Methoden der fraktionierten Destillation machen sie in industriellen Umgebungen zur Herstellung chemischer Verbindungen nützlich.

Sie können auch den Anteil des destillierten Gases als Molenbruch verwenden, um die Temperatur des Flüssigkeit, das Flüssigkeits-Dampf-Gemisch und den Dampf selbst, um den Siedepunkt der zwei oder mehr Komponenten des Verbindung. Viele Destillationsapparaturen messen automatisch die Temperatur während des Erhitzens des Experiments. Auf diese Weise erhalten Sie im Laufe der Zeit einen kontinuierlichen Satz von Datenpunkten, die mit Excel oder einer anderen Software leicht grafisch dargestellt werden können.

Die Kurve sagt Ihnen dies, da sich der Dampf beim Aufheizen und Durchlaufen der Fraktionskolonne in die beiden getrennten Gemische aus Flüssigkeiten und Gasen auftrennen sollte. Indem Sie die Temperatur während des gesamten Destillationsprozesses aufzeichnen, können Sie herausfinden, was die Verbindungen tatsächlich auf dem Siedepunkt basieren.

Oder Sie können das gleiche Verfahren verwenden, um den Siedepunkt einer bekannten Verbindung zu bestimmen. Der Prozess wird jedoch durch die Temperaturen begrenzt, die Sie mit der Wärmequelle erreichen können, die auf den Rundkolben einwirkt.

Das einfache Destillationsdiagramm sollte Ihnen ein Destillationsdiagramm des Volumens gegenüber der Temperatur der Mischung mit zeigen die Punkte, an denen sich die Temperatur beider oder aller Gase überschneidet, bestimmen den Siedepunkt jeder Komponente des Gas. Anhand dieser Zusammensetzungskurve können Sie die geeignete Apparatureinstellung und Temperatur ermitteln, um das Gas- oder Flüssigkeitsgemisch zu trennen. Sie können mit verschiedenen Typen von Fraktionsspalten experimentieren, um herauszufinden, welche Ihnen die genaueste Vorstellung vom Siedepunkt der Bestandteile gibt.

Der einfache Destillationsgraph folgt der einfachen Destillationstheorie.Einfache Destillationbedeutet, dass das Gas einmal zu Flüssigkeit kondensiert, sodass Sie es an Flüssigkeiten oder Gasen durchführen müssen, deren Siedepunkte weit genug voneinander entfernt sind, um sie zu erkennen.

Die Verwendung mehrerer Kondensationsschritte nennt manfraktionierte Destillation, und in diesem Fall würden Sie ein Diagramm der fraktionierten Destillation von Volumen vs. Temperatur. Sie können extrapolieren, um theoretische Setups für andere Flüssigkeiten und Mischungen zu ermitteln, da Sie mehr Perlen oder Platten haben im Setup sollte theoretisch die Trennmethode verbessern und gleichzeitig die Zeit erhöhen, die zum Trennen des Gemischs benötigt wird.

Mischungen, die durch Experimente destilliert werden, ergeben keine reinen Proben, sondern führen zu Verunreinigungen in den verschiedenen Mischungen, die Sie messen. Das heißt, Sie können sowohl experimentelle Ergebnisse aus der Destillation als auch aus Vorhersagen basierend auf zuvor erstellten Daten über die Zusammensetzung von Gasen und Flüssigkeiten mit Gleichungen erklären. Das Raoult-Gesetz und das Dalton-Gesetz geben Ihnen Möglichkeiten, diese Proportionen der einfachen Destillationstheorie zu messen.

Die genaue Zusammensetzung des Dampfes, der zwischen Sieden und Kondensieren wechselt, folgtRaoults Gesetz, die besagt, dass der Dampfdruck einer Verbindung abnimmt, wenn sie sich in einer Lösung befindet, und kann auf die molare Zusammensetzung bezogen werden. Die gleichung

sagt Ihnen, dass der Partialdruck einer bestimmten Komponente AP_EINwird für den Prozentsatz der Komponente erzeugtP​^Ö_EIN und der Molenbruch von A "chi"χ​_EIN.

Der Partialdruck ist der Druck, den ein konstituierendes Gas einer Mischung hätte, wenn es das gesamte Volumen dieser Mischung bei derselben Temperatur hätte. Auf diese Weise können Sie bestimmen, wie viel von einem Gas vorhanden sein sollte, wenn Sie den Molenbruch vorher kennen.

Sie können dann verwendenDaltons GesetzDies besagt, dass der Gesamtdruck eines Gasgemisches gleich der Summe der Partialdrücke ist, aus denen es besteht. Die Theorie, wie sich Gasteilchen bewegen und miteinander interagieren, erklärt dies.

Sie können den Dampfdruck einer Verbindung mit der Temperatur der Lösung und dem Siedepunkt der Verbindung beschreiben, denn wenn Temperatur steigt, haben mehr Gasmoleküle genug kinetische Energie, um in einer geeigneten Ausrichtung aufeinander zu treffen, damit die Reaktion auftreten. Diese benötigen sie, um intermolekulare Kräfte zu überwinden, die die Partikel in der flüssigen Phase zusammenhalten würden.

Neben der Erforschung des Siedepunkts und der gasförmigen Eigenschaften von Verbindungen ist die Destillation in vielen Anwendungen in der Industrie nützlich. Es wird verwendet, um Reaktionen zwischen Öl, Wasser und anderen Komponenten wie Methan, die in Kraftstoffen verwendet werden, zu untersuchen und zu bilden. Lebensmittelwissenschaftler und Hersteller können daraus Spirituosen, Bier und verschiedene Weinsorten herstellen. Destillationstechniken haben in der Kosmetik-, Pharma- und anderen chemischen Herstellungsverfahren praktische Anwendung gefunden.

Die Technik wird sogar bei Glühbirnen verwendet, um eine Beschädigung des Wolframfadens zu verhindern und die Glühbirnen zum Leuchten zu bringen. Sie tun dies, indem sie die Luft trennen, um die Gase zu produzieren, die für die Herstellung von Glühbirnen erforderlich sind. Diese Destillationsmethoden folgen theoretischen und experimentellen Methoden zur Trennung.