Πώς να συνθέσετε μια καμπύλη απόσταξης

Όταν ζυμώνετε φρούτα για να κάνετε αλκοόλ, μπορείτε να αποστάξετε το υγρό μείγμα για να απομονώσετε μέρη του. Αυτή η μέθοδος απόσταξης εκμεταλλεύεται τις διάφορες συνθέσεις που συνθέτουν το υγρό σε μια διαδικασία όπως η ζύμωση. Οι χημικοί κάνουν μεγάλη χρήση αυτών των διαδικασιών για τον καθαρισμό διαλυτών και άλλων προϊόντων υγρών αντιδράσεων, συμπεριλαμβανομένου του διαχωρισμού των συστατικών του αργού πετρελαίου.

Τα γραφήματα απόσταξης σας δείχνουν τις ποσότητες που μετρήθηκαν μέσω πειραμάτων απόσταξης που διαχωρίζουν τα συστατικά των υγρών. Αυτά τα πειράματα χρησιμοποιούνκλασματικές στήλες απόσταξηςπου αποτελείται από μια στήλη που αφήνει το υγρό να στάζει σε μια φιάλη στρογγυλού πυθμένα με ένα θερμόμετρο στην κορυφή της στήλης για να προσδιορίσει τη θερμοκρασία του ατμού.

Ένας διαγώνιος υγρός θάλαμος συνδέεται με ένα σημείο κατά μήκος της κλασματικής στήλης κοντά στην κορυφή που εκτείνεται μακριά από τον θάλαμο. Αυτό δημιουργεί μια επιφάνεια στην οποία ο ατμός μπορεί να συμπυκνωθεί και να συλλεχθεί σε μια εξωτερική φιάλη.

Μέσω της ρύθμισης απόσταξης από ένα απλό διάγραμμα απόσταξης, ένα υγρό βράζει σε ένα αέριο, συμπυκνώνεται πίσω σε ένα υγρό και συνεχίζει αυτή τη διαδικασία έως ότου το υγρό που θέλετε να αποστάξετε μαζεύεται στο εξωτερικό φλάσκα. Η συσκευή λειτουργεί με θέρμανση του υγρού που συλλέγεται στη φιάλη έτσι ώστε η κλασματική στήλη να σας λέει την τάση ατμών της μορφής αερίου του υγρού μείγματος.

Το θερμόμετρο στην κορυφή πρέπει να διαβάζει το σημείο βρασμού του υγρού. Η εξωτερική φιάλη επιτρέπει στο υγρό να συλλέγει που θέλετε να αποστάξετε και χρησιμεύει επίσης ως εξαερισμός έτσι ώστε η συσκευή να μην σπάσει λόγω υπερθέρμανσης.

Ελέγξτε τη θερμοκρασία πολύ προσεκτικά μεγιστοποιώντας την επαφή μεταξύ του υγρού που στάζει πίσω στη φιάλη στρογγυλού πυθμένα και του ατμού που ανεβαίνει μέσω της κλασματικής στήλης. Μερικές φορές η κλασματική στήλη έχει γυάλινες χάντρες ή επίπεδα που προεξέχουν από τις εσωτερικές πλευρές για μεγιστοποίηση της επιφάνειας επαφής. Παρακολουθήστε τη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας το θερμόμετρο για να μάθετε τη θερμοκρασία στην οποία συμβαίνει αυτό. Θα πρέπει να καταλήξετε με την πίεση ατμών των υγρών στο μείγμα.

Η ρύθμιση της συσκευής εγγυάται ότι η πίεση ατμών της ένωσης με χαμηλότερο σημείο βρασμού στο μείγμα είναι μεγαλύτερη από την πίεση ατμών εκείνης με υψηλότερο σημείο βρασμού. Αυτό σας επιτρέπει επίσης να ορίσετε το σημείο βρασμού ως τη θερμοκρασία στην οποία η πίεση ατμών ισούται με την ατμοσφαιρική πίεση για ένα υγρό σε ένα ανοιχτό δοχείο. Αυτή είναι η χαμηλότερη θερμοκρασία στην οποία η υγρή μορφή του μίγματος ή της ένωσης βράζει σε αέριο. Αυτές οι μέθοδοι κλασματικής απόσταξης τις καθιστούν χρήσιμες σε βιομηχανικά περιβάλλοντα για την κατασκευή χημικών ενώσεων.

Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το κλάσμα του αερίου που αποστάζεται ως κλάσμα γραμμομορίων για να σχεδιάσετε ένα γράφημα της θερμοκρασίας του υγρό, το μείγμα υγρού-ατμού και τον ίδιο τον ατμό για τον προσδιορισμό του σημείου βρασμού των δύο ή περισσότερων συστατικών του χημική ένωση. Πολλές ρυθμίσεις συσκευών απόσταξης θα μετρήσουν αυτόματα τη θερμοκρασία καθ 'όλη τη θέρμανση του πειράματος. Αυτό μπορεί να σας δώσει ένα συνεχές σύνολο σημείων δεδομένων με την πάροδο του χρόνου που μπορεί εύκολα να γραφηθεί χρησιμοποιώντας το Excel ή κάποιο άλλο λογισμικό.

Η καμπύλη σας το λέει αυτό επειδή, καθώς ο ατμός θερμαίνεται και διέρχεται από την κλασματική στήλη, θα πρέπει να διαχωριστεί στα δύο ξεχωριστά μίγματα υγρών και αερίων. Καταγράφοντας τη θερμοκρασία καθ 'όλη τη διάρκεια της διαδικασίας απόσταξης, μπορείτε να καταλάβετε τι βασίζονται οι ενώσεις στο σημείο βρασμού.

Ή μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την ίδια διαδικασία για να προσδιορίσετε το σημείο βρασμού μιας γνωστής ένωσης. Η διαδικασία περιορίζεται, ωστόσο, από τις θερμοκρασίες που μπορείτε να επιτύχετε με την πηγή θερμότητας να επηρεάζει τη φιάλη στρογγυλού πυθμένα.

Το γράφημα απλής απόσταξης πρέπει να σας δείχνει ένα γράφημα απόσταξης όγκου έναντι της θερμοκρασίας του μείγματος με τα σημεία στα οποία η θερμοκρασία των δύο ή όλων των αερίων τέμνονται εντοπίζουν το σημείο βρασμού κάθε συστατικού του αέριο. Αυτή η καμπύλη σύνθεσης σάς επιτρέπει να υπολογίσετε την κατάλληλη ρύθμιση και θερμοκρασία συσκευής για να διαχωρίσετε το μείγμα αερίου ή υγρού. Μπορείτε να πειραματιστείτε με διαφορετικούς τύπους κλασματικών στηλών για να καταλάβετε ποιος σας δίνει τη σαφέστερη ιδέα του σημείου βρασμού για τα συστατικά.

Το γράφημα απλής απόσταξης ακολουθεί τη θεωρία της απλής απόσταξης.Απλή απόσταξησημαίνει ότι το αέριο συμπυκνώνεται σε υγρό μία φορά, οπότε πρέπει να το εκτελέσετε σε υγρά ή αέρια που έχουν σημεία βρασμού αρκετά μακριά το ένα από το άλλο για να τα διακρίνετε.

Η χρήση πολλαπλών βημάτων συμπύκνωσης καλείταικλασματική απόσταξηκαι, σε αυτήν την περίπτωση, θα χρησιμοποιούσατε ένα κλασματικό γράφημα απόσταξης όγκου έναντι θερμοκρασία. Μπορείτε να κάνετε παρέκταση για να καταλάβετε τις θεωρητικές ρυθμίσεις για άλλα υγρά και μείγματα επειδή έχετε περισσότερες χάντρες ή πλάκες κατά την εγκατάσταση θα πρέπει θεωρητικά να βελτιωθεί η μέθοδος διαχωρισμού αυξάνοντας παράλληλα τον χρόνο που απαιτείται για τον διαχωρισμό του μείγματος.

Μίγματα που αποστάζουν μέσω πειραμάτων δεν παράγουν καθαρά δείγματα, αλλά έχουν ως αποτέλεσμα ακαθαρσίες στα διάφορα μείγματα που μετράτε. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε εξισώσεις για να εξηγήσετε πειραματικά αποτελέσματα από την απόσταξη, καθώς και από προβλέψεις που βασίζονται σε προηγουμένως καθιερωμένα δεδομένα σχετικά με τη σύνθεση των αερίων και υγρών. Ο νόμος του Raoult και ο νόμος του Ντάλτον σας δίνουν τρόπους μέτρησης αυτών των αναλογιών της θεωρίας απλής απόσταξης.

Ακολουθεί η ακριβής σύνθεση αυτού του ατμού που εναλλάσσεται μεταξύ βρασμού και συμπύκνωσηςΟ νόμος του Raoult, που δηλώνει ότι η τάση ατμών μιας ένωσης μειώνεται όταν βρίσκεται σε διάλυμα και μπορεί να σχετίζεται με τη μοριακή σύνθεση. Η εξίσωση

σας λέει ότι η μερική πίεση ενός συγκεκριμένου συστατικού ΑΠ_ΕΝΑπαράγεται για το ποσοστό του συστατικούΠ​^ο_ΕΝΑ και το γραμμομοριακό κλάσμα του "chi"χ​_ΕΝΑ.

Η μερική πίεση είναι η πίεση που θα είχε ένα συστατικό αέριο ενός μείγματος εάν είχε ολόκληρο τον όγκο αυτού του μείγματος στην ίδια θερμοκρασία. Αυτό σας επιτρέπει να προσδιορίσετε πόσο αέριο πρέπει να υπάρχει αν γνωρίζετε το γραμμομοριακό κλάσμα πριν από το χέρι.

Μπορείτε τότε να χρησιμοποιήσετεΟ νόμος του Ντάλτονπου δηλώνει ότι η συνολική πίεση ενός μείγματος αερίου ισούται με το άθροισμα των μερικών πιέσεων που το συνθέτουν. Η θεωρία του πώς τα σωματίδια του αερίου κινούνται και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους το εξηγεί αυτό.

Μπορείτε να περιγράψετε την τάση ατμών μιας ένωσης χρησιμοποιώντας τη θερμοκρασία του διαλύματος και το σημείο βρασμού της ένωσης επειδή, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, περισσότερα από τα μόρια αερίου θα έχουν αρκετή κινητική ενέργεια για να χτυπήσουν το ένα το άλλο σε κατάλληλο προσανατολισμό για να αφήσουν το συμβαίνει αντίδραση. Το χρειάζονται για να ξεπεράσουν τις διαμοριακές δυνάμεις που θα συγκρατούσαν τα σωματίδια μαζί στην υγρή φάση.

Εκτός από την έρευνα για το σημείο βρασμού και τις αέριες ιδιότητες των ενώσεων, η απόσταξη θεωρείται χρήσιμη σε πολλές εφαρμογές σε ολόκληρη τη βιομηχανία. Χρησιμοποιείται στη μελέτη και σχηματισμό αντιδράσεων μεταξύ λαδιού, νερού και άλλων συστατικών όπως το μεθάνιο που χρησιμοποιούνται σε καύσιμα. Επιστήμονες και κατασκευαστές τροφίμων μπορούν να το χρησιμοποιήσουν για την παρασκευή ποτού, μπύρας και διαφορετικών τύπων κρασιού. Οι τεχνικές απόσταξης έχουν βρει πρακτική χρήση σε βιομηχανίες καλλυντικών, φαρμακευτικών φαρμάκων και άλλων χημικών μεθόδων παρασκευής.

Η τεχνική χρησιμοποιείται ακόμη και σε λαμπτήρες για την αποφυγή βλάβης του νήματος βολφραμίου και την παροχή λάμψης στους λαμπτήρες. Αυτό το κάνουν διαχωρίζοντας τον αέρα για να παράγουν τα απαραίτητα αέρια για την κατασκευή λαμπτήρων. Αυτές οι μέθοδοι απόσταξης ακολουθούν θεωρητικές και πειραματικές μεθόδους διαχωρισμού.