Kui kääritate puuvilju alkoholi valmistamiseks, võite selle osa eraldamiseks vedelsegu destilleerida. See destilleerimismeetod kasutab ära erinevaid kompositsioone, mis moodustavad vedeliku sellises protsessis nagu kääritamine. Keemikud kasutavad neid protsesse lahuste ja muude vedelate reaktsioonide saaduste puhastamiseks, sealhulgas toornafta komponentide eraldamiseks.
Destilleerimisaparaat
Destilleerimisgraafikud näitavad destilleerimiskatsete abil mõõdetud koguseid, mis eraldavad vedelike koostisosi. Need katsed kasutavadfraktsioneeriva destilleerimise kolonnidkoosneb kolonnist, mis laseb vedelikul tilkuda ümmarguse põhjaga kolbi, mille auru temperatuuri määramiseks on termomeeter kolonni ülaosas.
Diagonaalne vedelkamber ühendub punktiga piki murdkolonni ülaosa lähedal, mis ulatub kambrist eemale. See loob pinna, millel aur saab kondenseeruda ja koguda väliskolbi.
Lihtsa destilleerimisskeemi alusel destilleerimise seadistuse kaudu keeb vedelik gaasiks, kondenseerub tagasi vedelikku ja jätkab seda protsessi, kuni vedelik, mida soovite destilleerida, koguneb välisse kolbi. Seade töötab kolbi kogunenud vedeliku kuumutamisega nii, et murdkolonn näitab vedelikusegu gaasivormi aururõhku.
Ülaosas olev termomeeter peaks näitama vedeliku keemistemperatuuri. Väline kolb laseb vedelikul koguda, mida soovite destilleerida, ja toimib ka ventilatsiooniauguna, et seade ülekuumenemise tõttu ei puruneks.
Temperatuuri reguleeritakse väga hoolikalt, maksimeerides ümarkolbi tagasi tilguva vedeliku ja murdkolonni kaudu kerkiva auru kontakti. Mõnikord on murdkolonnil kontaktpinna maksimeerimiseks sisekülgedest välja ulatuvad klaashelmed või -tasemed. Termomeetri abil jälgige temperatuuri, et teada saada, millisel temperatuuril see juhtub. Lõpuks peaksite saavutama segus sisalduvate vedelike aururõhud.
Seadme seadistus tagab, et segu madalama keemistemperatuuriga ühendi aururõhk on kõrgem kui kõrgema keemistemperatuuriga auru rõhk. See võimaldab teil määratleda ka keemistemperatuuri kui temperatuuri, mille juures aururõhk võrdub avatud anumas oleva vedeliku atmosfäärirõhuga. See on madalaim temperatuur, mille juures segu või ühendi vedel vorm keeb gaasiks. Need fraktsioneeriva destilleerimise meetodid muudavad need keemiliste ühendite tootmiseks tööstuslikus keskkonnas kasulikuks.
Lihtne destilleerimisgraafik
Moolfraktsioonina destilleeritud gaasi osa saate kasutada ka gaasi temperatuuri graafiku joonistamiseks. vedeliku, vedeliku ja auru segu ning auru ise kahe või enama komponendi keemistemperatuuri määramiseks ühend. Paljud destilleerimisaparaatide seadistused mõõdavad temperatuuri kogu katse kuumutamise ajal automaatselt. See võib anda aja jooksul pideva andmepunktide komplekti, mida saab Exceli või mõne muu tarkvara abil hõlpsasti graafiliselt joonistada.
Kõver ütleb seda teile, kuna aur kuumutades ja fraktsioneerivat kolonni läbides peaks see eralduma kaheks eraldi vedelike ja gaaside seguks. Temperatuuri registreerimisel kogu destilleerimisprotsessi vältel saate keemispunkti põhjal välja selgitada, millised ühendid tegelikult on.
Või võite sama protsessi abil määrata teadaoleva ühendi keemistemperatuuri. Protsessi piiravad siiski ümmarguse põhjaga kolbi mõjutavad soojusallikad.
Helitugevus vs temperatuur
Lihtne destilleerimisgraafik peaks näitama destilleerimisgraafikut mahu ja segu segu temperatuuriga punktid, kus mõlema või kõigi gaaside temperatuur lõikub, määravad kindlaks iga gaasi komponendi keemistemperatuuri gaas. See koostise kõver võimaldab teil välja selgitada sobiva seadme seadistuse ja temperatuuri gaasi või vedeliku segu eraldamiseks. Võite katsetada erinevat tüüpi murdkolonnidega, et teada saada, milline neist annab teile koostisosade keemistemperatuuri kõige selgema ettekujutuse.
Lihtne destilleerimisgraafik järgib lihtsat destilleerimise teooriat.Lihtne destilleeriminetähendab, et gaas kondenseerub üks kord vedelaks, nii et peate seda tegema vedelike või gaaside korral, mille keemistemperatuurid on nende eristamiseks piisavalt kaugel.
Kondensatsiooni mitmeastmelist kasutamist nimetataksefraktsioneeriv destilleerimineja sel juhul kasutaksite fraktsioneerivat destilleerimisgraafikut mahust temperatuur. Teiste vedelike ja segude teoreetiliste seadistuste väljaselgitamiseks võite ekstrapoleerida, kuna teil on rohkem helmeid või plaate seadistuses peaks teoreetiliselt parandama eraldamismeetodit, pikendades samal ajal segu eraldamiseks kuluvat aega.
Lihtne destilleerimise teooria
Katsete kaudu destilleeritavad segud ei tekita puhtaid proove, kuid põhjustavad erinevates teie mõõdetud segudes lisandeid. See tähendab, et saate võrrandite abil selgitada nii destilleerimise kui ka ennustuste põhjal saadud gaaside ja vedelike koostise kohta saadud katsetulemusi. Raoult'i seadus ja Daltoni seadus annavad teile võimalusi lihtsa destilleerimise teooria nende proportsioonide mõõtmiseks.
Järgneb selle aurude täpne koostis, mis vahetab keemise ja kondenseerimise vahelRaoulti seadus, mis väidab, et ühendi aururõhk lahuses olles väheneb ja seda saab seostada molaarse koostisega. Võrrand
P_A = P_A ^ o \ korda \ chi_A
ütleb teile, et teatud komponendi A osaline rõhkPAtoodetakse komponendi protsendi kohtaPoA ja moli osa A "chi"χA.
Osaline rõhk on rõhk, mis oleks segu koostisegaasil, kui segu kogu maht oleks samal temperatuuril. See võimaldab teil määrata, kui palju gaasi peaks olema, kui teate mooli osa enne käsitsi.
Seejärel saate kasutadaDaltoni seadusmis ütleb, et gaasisegu kogurõhk võrdub selle moodustavate osarõhkude summaga. Teooria selle kohta, kuidas gaasi osakesed üksteisega liiguvad ja suhtlevad, selgitab seda.
Võite kirjeldada ühendi aururõhku, kasutades lahuse temperatuuri ja ühendi keemistemperatuuri, sest millal Kui temperatuur tõuseb, on enamikul gaasimolekulidest piisavalt kineetilist energiat, et üksteise löömiseks sobivas orientatsioonis lasta reaktsioon. Nad vajavad seda molekulidevaheliste jõudude ületamiseks, mis hoiaksid osakesi vedelas faasis koos.
Destilleerimine tööstuses
Lisaks ühendite keemistemperatuuri ja gaasiliste omaduste uurimisele on destilleerimine kasulik paljudes rakendustes kogu tööstuses. Seda kasutatakse nafta, vee ja muude kütuses kasutatavate komponentide, näiteks metaani vaheliste reaktsioonide uurimisel ja moodustamisel. Toiduteadlased ja -tootjad saavad seda kasutada viina, õlle ja erinevate veinitüüpide valmistamiseks. Destilleerimismeetodid on leidnud praktilist kasutamist kosmeetikatoodete, farmaatsiaravimite ja muude keemiliste valmistamismeetodite tööstuses.
Seda meetodit kasutatakse isegi lambipirnides, et vältida volframniidi kahjustamist ja anda pirnides sära. Nad teevad seda õhu eraldamisega elektripirnide valmistamiseks vajalike gaaside saamiseks. Need destilleerimismeetodid järgivad teoreetilisi ja eksperimentaalseid eraldamismeetodeid.