Amikor gyümölcsöt erjeszt, hogy alkoholt készítsen, desztillálhatja a folyékony keveréket annak elkülönítésére. Ez a desztillációs módszer kihasználja a folyadékot alkotó különféle összetételeket egy olyan folyamatban, mint az erjesztés. A kémikusok nagyszerűen használják ezeket az eljárásokat az oldószerek és egyéb folyékony reakciók termékeinek tisztítására, ideértve a nyersolaj komponenseinek elválasztását is.
Desztillációs készülék
A desztillációs grafikonok megmutatják azokat a desztillációs kísérletekkel mért mennyiségeket, amelyek elválasztják a folyadékok alkotóelemeit. Ezek a kísérletek felhasználjákfrakcionált desztillációs oszlopokegy oszlopból áll, amely lehetővé teszi a folyadék csöpögését egy gömblombikba, amelynek hőmérője az oszlop tetején található a gőz hőmérsékletének meghatározása céljából.
Átlós folyadékkamra csatlakozik a töredékoszlop mentén a teteje közelében lévő ponthoz, amely a kamrától távolabb húzódik. Ez olyan felületet hoz létre, amelyen a gőz kondenzálódhat és összegyűlhet egy külső lombikban.
Az egyszerű desztillációs diagram alapján végzett desztillációs beállítás révén a folyadék gázzá forr, kondenzálódik vissza folyadékká és folytatja ezt a folyamatot, amíg a desztillálni kívánt folyadék összegyűlik a külsőben lombikot. A készülék úgy működik, hogy a lombikban összegyűlt folyadékot úgy melegíti fel, hogy a töredékoszlop megmondja a folyadékkeverék gázformájának gőznyomását.
A tetején lévő hőmérőnek le kell olvasnia a folyadék forráspontját. A külső lombik lehetővé teszi a desztillálni kívánt folyadék összegyűjtését, és szellőzőnyílásként is szolgál, hogy a készülék ne törjön össze túlmelegedéssel.
A hőmérsékletet nagyon óvatosan kell szabályozni azáltal, hogy maximalizáljuk a gömbölyű lombikba visszacsepegő folyadék és a frakcióoszlopon keresztül emelkedő gőz érintkezését. Előfordul, hogy a töredékes oszlop üveggyöngyökkel vagy a belső oldalakból kiemelkedő szintekkel rendelkezik, hogy maximalizálja az érintkezés felületét. Kövesse nyomon a hőmérsékletet a hőmérővel, hogy kiderítse, milyen hőmérsékleten történik ez. A keverékben lévő folyadékok gőznyomásával kell végződnie.
A készülék beállítása garantálja, hogy a keverék alacsonyabb forráspontú vegyületének gőznyomása nagyobb, mint a magasabb forráspontú gőznyomása. Ez azt is lehetővé teszi, hogy a forráspontot olyan hőmérsékletként határozza meg, amelynél a gőznyomás megegyezik a nyitott tartályban lévő folyadék légköri nyomásával. Ez az a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen a keverék vagy vegyület folyékony formája gázzá forr. A frakcionált desztilláció ezen módszerei hasznosak lehetnek ipari körülmények között kémiai vegyületek előállításához.
Egyszerű desztillációs grafikon
A desztillált gáz töredékfrakciójaként is felhasználhatja a gáz hőmérsékletének grafikonját folyadék, a folyadék-gőz keverék és maga a gőz a két vagy több komponens forráspontjának meghatározásához összetett. Számos desztilláló készülék-beállítás automatikusan meg fogja mérni a hőmérsékletet a kísérlet egész ideje alatt. Ez idővel folyamatos adatállományt adhat Önnek, amelyek könnyen ábrázolhatók az Excel vagy más szoftver segítségével.
A görbe ezt azért mondja meg neked, mert amint a gőz felmelegszik és áthalad a frakcionált oszlopon, a folyadékok és gázok két külön keverékévé kell válnia. Az egész desztillációs folyamat hőmérsékletének rögzítésével a forráspont alapján megtudhatja, hogy valójában mi a vegyületek.
Vagy használhatja ugyanazt az eljárást egy ismert vegyület forráspontjának meghatározására. A folyamatot azonban korlátozzák azok a hőmérsékletek, amelyeket a gömblombikot érintő hőforrással érhet el.
Térfogat vs hőmérséklet
Az egyszerű desztillációs grafikonnak meg kell mutatnia egy desztillációs grafikont a térfogat és a keverék hőmérsékletének függvényében azokon a pontokon, ahol mindkét vagy az összes gáz hőmérséklete metszi egymást, keresse meg a gáz egyes komponenseinek forráspontját gáz. Ez az összetételi görbe lehetővé teszi, hogy kitalálja a készülék megfelelő beállítását és hőmérsékletét a gáz vagy folyadék keverékének elválasztásához. Kísérletezhet különböző típusú oszlopokkal, hogy kitalálja, melyik adja a legegyértelműbb képet az alkotóelemek forráspontjáról.
Az egyszerű desztillációs grafikon az egyszerű desztillációs elméletet követi.Egyszerű desztillálásazt jelenti, hogy a gáz egyszer folyadékká kondenzálódik, ezért olyan folyadékokon vagy gázokon kell végrehajtania, amelyek forráspontja elég messze van egymástól ahhoz, hogy megkülönböztesse őket.
A kondenzáció több lépésének használatát hívjuk megfrakcionált desztilláció, és ebben az esetben használjon frakcionált desztillációs grafikont a térfogat vs. hőfok. Extrapolálva kitalálhatja az egyéb folyadékok és keverékek elméleti beállításait, mivel több gyöngy vagy lemez van benne Az elrendezésnek elméletileg javítania kell az elválasztási módszert, miközben növeli a keverék elválasztásához szükséges időt.
Egyszerű desztillációs elmélet
A kísérletek útján desztilláló keverékek nem hoznak létre tiszta mintákat, de szennyeződéseket eredményeznek az Ön által mért különböző keverékekben. Ez azt jelenti, hogy egyenletekkel megmagyarázhatja a desztillációból származó kísérleti eredményeket, valamint a gázok és folyadékok összetételére vonatkozóan korábban megállapított adatokon alapuló előrejelzéseket. Raoult és Dalton törvényei megadják az egyszerű desztillációs elmélet ezen arányainak mérési módszereit.
Ennek a gõznek a pontos összetétele következik, amely a forrás és a kondenzáció között váltRaoult törvénye, amely kimondja, hogy egy vegyület gőznyomása csökken, amikor oldatban van, és összefüggésbe hozható a moláris összetétellel. Az egyenlet
P_A = P_A ^ o \ szor \ chi_A
azt mondja, hogy egy bizonyos A komponens parciális nyomásaPAa komponens százalékára állítják előPoA és az A "chi" mol frakciójaχA.
A parciális nyomás az a nyomás, amely egy keverék alkotógázának akkor lenne, ha a keverék teljes térfogata azonos hőmérsékleten lenne. Ez lehetővé teszi annak meghatározását, hogy mekkora gáznak kell jelen lennie, ha kéz előtt ismeri a vakondfrakciót.
Akkor használhatjaDalton törvényeamely kimondja, hogy a gázkeverék teljes nyomása megegyezik az azt alkotó résznyomások összegével. Az elmélet arról, hogy a gázrészecskék hogyan mozognak és kölcsönhatásba lépnek egymással, megmagyarázza ezt.
Leírhatja egy vegyület gőznyomását az oldat hőmérséklete és a vegyület forráspontja alapján, mert mikor A hőmérséklet emelkedik, és több gázmolekulának elegendő kinetikus energiája lesz ahhoz, hogy megfelelő irányban ütközzenek egymáshoz, hogy a reakció lép fel. Erre szükségük van az intermolekuláris erők legyőzéséhez, amelyek a részecskéket a folyékony fázisban összetartanák.
Desztilláció az iparban
A vegyületek forráspontjának és gáz halmazállapotú tulajdonságainak kutatása mellett a desztilláció számos iparágban alkalmazható. Olaj, víz és más üzemanyagokban használt alkotórészek, például metán közötti reakciók tanulmányozásában és kialakításában használják. Az élelmiszer-tudósok és -gyártók likőr, sör és különféle borok készítésére használhatják. A desztillációs technikák gyakorlati alkalmazást találtak a kozmetikumok, gyógyszerészeti gyógyszerek és más vegyipari gyártási módszerek területén.
A technikát még izzókban is használják, hogy megakadályozzák a volfrámszál sérülését és ragyogást biztosítsanak az izzókban. Ezt úgy teszik meg, hogy elválasztják a levegőt az izzók gyártásához szükséges gázok előállításához. Ezek a desztillációs módszerek az elválasztás elméleti és kísérleti módszereit követik.