Kako sastaviti krivulju destilacije

Kad fermentirate voće da biste napravili alkohol, tekuću smjesu možete destilirati da biste izolirali dijelove. Ova metoda destilacije koristi prednosti različitih sastava koji čine tekućinu u procesu poput fermentacije. Kemičari se izvrsno koriste ovim postupcima za pročišćavanje otapala i drugih proizvoda tekućih reakcija, uključujući odvajanje komponenata sirove nafte.

Grafikoni destilacije prikazuju vam količine izmjerene destilacijskim eksperimentima koji odvajaju sastojke tekućina. Ovi eksperimenti koristestupci frakcijske destilacijekoji se sastoji od kolone koja pušta tekućinu da kaplje u tikvicu s okruglim dnom s termometrom na vrhu kolone kako bi se odredila temperatura pare.

Dijagonalna komora s tekućinom povezuje se s točkom duž frakcijskog stupa blizu vrha koja se proteže od komore. To stvara površinu na kojoj se para može kondenzirati i sakupljati u vanjskoj tikvici.

Kroz postavku destilacije iz jednostavnog dijagrama destilacije, tekućina zakuha u plin, kondenzira se natrag u tekućinu i nastavlja ovaj postupak dok se tekućina koju želite destilirati ne skupi u vanjskoj tikvica. Uređaj radi zagrijavanjem tekućine koja se skuplja u tikvici tako da frakcijski stupac govori o tlaku pare u obliku plina u tekućoj smjesi.

Termometar na vrhu trebao bi očitavati točku vrenja tekućine. Vanjska tikvica omogućuje skupljanje tekućine koju želite destilirati, a služi i kao otvor za odzračivanje kako se aparat ne bi slomio pregrijavanjem.

Vrlo pažljivo kontrolirajte temperaturu maksimaliziranjem kontakta između tekućine koja kaplje natrag u tikvicu s okruglim dnom i pare koja se diže kroz frakcijski stup. Ponekad frakcijski stupac ima staklene kuglice ili razine koje vire s unutarnjih strana kako bi se maksimalizirala površina dodira. Pratite temperaturu pomoću termometra da biste utvrdili temperaturu na kojoj se to događa. Trebali biste završiti s tlakom pare tekućina u smjesi.

Postavljanje uređaja jamči da je tlak pare spoja s nižim vrelištem u smjesi veći od tlaka pare onog s višim vrelištem. To vam također omogućuje definiranje točke vrenja kao temperature pri kojoj je tlak pare jednak atmosferskom tlaku za tekućinu u otvorenom spremniku. To je najniža temperatura na kojoj tekući oblik smjese ili spoja uzavre u plin. Ove metode frakcijske destilacije čine ih korisnima u industrijskim uvjetima za proizvodnju kemijskih spojeva.

Također možete koristiti frakciju plina koja je destilirana kao molarnu frakciju za crtanje grafikona temperature vode tekućina, smjesa tekućina-para i sama para za određivanje vrelišta dviju ili više komponenata spoj. Mnogi uređaji za destilaciju automatski će mjeriti temperaturu tijekom grijanja eksperimenta. To vam s vremenom može pružiti neprekidni skup podatkovnih točaka koje se lako mogu pronaći u programu Excel ili nekom drugom softveru.

Krivulja vam to govori jer bi se, dok se para zagrijava i prolazi kroz frakcijski stup, trebala razdvajati u dvije zasebne smjese tekućina i plinova. Snimanjem temperature tijekom postupka destilacije možete shvatiti što se spojevi zapravo temelje na točki vrenja.

Ili istim postupkom možete odrediti točku vrenja poznatog spoja. Postupak je ipak ograničen temperaturama koje možete postići s izvorom topline koji utječe na tikvicu s okruglim dnom.

Jednostavni destilacijski graf trebao bi vam prikazati destilacijski graf volumena u odnosu na temperaturu smjese sa točke u kojima se sijeku temperatura oba ili svih plinova nalaze točku vrenja svake komponente plin. Ova krivulja sastava omogućuje vam utvrđivanje odgovarajuće postavke uređaja i temperature za odvajanje smjese plina ili tekućine. Možete eksperimentirati s različitim vrstama frakcijskih stupaca kako biste shvatili koji vam daje najjasniju ideju o tački ključanja za sastojke.

Jednostavni destilacijski graf slijedi teoriju jednostavne destilacije.Jednostavna destilacijaznači da se plin jednom kondenzira u tekućinu, tako da ga trebate izvesti na tekućinama ili plinovima koji imaju točke vrelišta dovoljno udaljene jedna od druge da ih raspoznaju.

Koristi se više koraka kondenzacijefrakcijska destilacija, i, u ovom slučaju, koristili biste frakcijski destilacijski graf volumena vs. temperatura. Možete ekstrapolirati kako biste shvatili teoretske postavke za druge tekućine i smjese jer imate više zrnaca ili ploča u postavljanju bi teoretski trebao poboljšati metodu odvajanja, istodobno povećavajući vrijeme potrebno za odvajanje smjese.

Smjese koje se destiliraju kroz eksperimente ne daju čiste uzorke, ali rezultiraju nečistoćama u različitim smjesama koje mjerite. To znači da pomoću jednadžbi možete objasniti eksperimentalne rezultate destilacije kao i predviđanja temeljena na prethodno utvrđenim podacima o sastavu plinova i tekućina. Raoultov zakon i Daltonov zakon daju vam načine mjerenja ovih proporcija jednostavne teorije destilacije.

Slijedi precizan sastav te pare koja se prebacuje između vrenja i kondenzacijeRaoultov zakon, koji navodi da se tlak pare spoja smanjuje kada je u otopini i može biti povezan s molarnim sastavom. Jednadžba

govori vam da parcijalni tlak određene komponente AStr_Aproizvodi se za postotak komponenteStr​^o_A i molarni udio A "chi"χ​_A.

Parcijalni tlak je tlak koji bi imao sastavni plin smjese da ima cijeli volumen te smjese na istoj temperaturi. To vam omogućuje da odredite koliki dio plina treba biti prisutan ako znate molski udio prije ruke.

Tada možete koristitiDaltonov zakonkoji kaže da je ukupni tlak plinske smjese jednak zbroju parcijalnih tlakova koji je čine. Teorija o tome kako se čestice plina kreću i komuniciraju jedna s drugom to objašnjava.

Tlak pare spoja možete opisati pomoću temperature otopine i točke ključanja spoja jer, kada s porastom temperature više molekula plina imat će dovoljno kinetičke energije da se udare jedna u drugu u odgovarajućoj orijentaciji da dozvole reakcija pojaviti. To im treba za prevladavanje intermolekularnih sila koje bi držale čestice na okupu u tekućoj fazi.

Pored istraživanja temperature vrelišta i plinovitih svojstava spojeva, destilacija je korisna u mnogim primjenama u industriji. Koristi se za proučavanje i oblikovanje reakcija između ulja, vode i drugih komponenata poput metana koje se koriste u gorivu. Znanstvenici i proizvođači hrane mogu ga koristiti za spravljanje alkoholnih pića, piva i različitih vrsta vina. Tehnike destilacije pronašle su praktičnu primjenu u industriji kozmetike, farmaceutskih lijekova i drugih kemijskih metoda proizvodnje.

Tehnika se čak koristi u žaruljama kako bi se spriječilo oštećenje volframove niti i osigurao sjaj u žaruljama. To čine odvajanjem zraka kako bi proizveli plinove potrebne za proizvodnju žarulja. Ove metode destilacije slijede teoriju i eksperimentalne metode za odvajanje.