Come comporre una curva di distillazione

Quando fai fermentare la frutta per produrre alcol, puoi distillare la miscela liquida per isolarne parti. Questo metodo di distillazione sfrutta le diverse composizioni che compongono il liquido in un processo come la fermentazione. I chimici fanno grande uso di questi processi per purificare solventi e altri prodotti di reazioni liquide, inclusa la separazione dei componenti del petrolio greggio.

I grafici di distillazione mostrano le quantità misurate attraverso esperimenti di distillazione che separano i costituenti dei liquidi. Questi esperimenti usanocolonne di distillazione frazionatacostituito da una colonna che lascia gocciolare il liquido in un pallone a fondo tondo con un termometro nella parte superiore della colonna per determinare la temperatura del vapore.

Una camera liquida diagonale si collega a un punto lungo la colonna frazionaria vicino alla parte superiore che si estende lontano dalla camera. Questo crea una superficie sulla quale il vapore può condensarsi e raccogliersi in un pallone esterno.

Attraverso l'impostazione della distillazione da un semplice diagramma di distillazione, un liquido bolle in un gas, si condensa torna in un liquido e continua questo processo fino a quando il liquido che vuoi distillare si raccoglie nell'esterno borraccia. L'apparato funziona riscaldando il liquido che si raccoglie nel pallone in modo tale che la colonna frazionaria ti dica la tensione di vapore della forma gassosa della miscela liquida.

Il termometro in alto dovrebbe leggere il punto di ebollizione del liquido. La beuta esterna permette di raccogliere il liquido che si vuole distillare e funge anche da sfiato affinché l'apparecchio non si rompa per surriscaldamento.

Controllare la temperatura con molta attenzione massimizzando il contatto tra il liquido che gocciola nuovamente nel pallone a fondo tondo e il vapore che risale attraverso la colonna frazionata. A volte la colonna frazionaria ha perline o livelli di vetro che sporgono dai lati interni per massimizzare la superficie di contatto. Tieni traccia della temperatura usando il termometro per capire la temperatura alla quale questo accade. Dovresti ritrovarti con le pressioni di vapore dei liquidi nella miscela.

La configurazione dell'apparato garantisce che la tensione di vapore del composto con un punto di ebollizione più basso nella miscela sia maggiore della tensione di vapore di quello con un punto di ebollizione più alto. Ciò consente anche di definire il punto di ebollizione come la temperatura alla quale la pressione del vapore è uguale alla pressione atmosferica per un liquido in un contenitore aperto. Questa è la temperatura più bassa alla quale la forma liquida della miscela o del composto bolle in un gas. Questi metodi di distillazione frazionata li rendono utili in ambienti industriali per la produzione di composti chimici.

È inoltre possibile utilizzare la frazione del gas distillato come frazione molare per tracciare un grafico della temperatura del liquido, la miscela liquido-vapore e il vapore stesso per determinare il punto di ebollizione dei due o più componenti del composto. Molte configurazioni dell'apparato di distillazione misureranno automaticamente la temperatura durante il riscaldamento dell'esperimento. Questo può darti un insieme continuo di punti dati nel tempo che possono essere facilmente rappresentati graficamente usando Excel o qualche altro software.

La curva ti dice questo perché, mentre il vapore si riscalda e passa attraverso la colonna frazionaria, dovrebbe separarsi nelle due miscele separate di liquidi e gas. Registrando la temperatura durante tutto il processo di distillazione, puoi capire quali sono effettivamente i composti in base al punto di ebollizione.

Oppure puoi usare lo stesso processo per determinare il punto di ebollizione di un composto noto. Il processo è limitato, tuttavia, dalle temperature che si possono raggiungere con la fonte di calore che colpisce il pallone a fondo tondo.

Il semplice grafico di distillazione dovrebbe mostrarti un grafico di distillazione del volume rispetto alla temperatura della miscela con i punti in cui la temperatura di entrambi o tutti i gas si intersecano individuare il punto di ebollizione di ciascun componente del of gas. Questa curva di composizione consente di calcolare la configurazione e la temperatura dell'apparato appropriate per separare la miscela di gas o liquidi. Puoi sperimentare diversi tipi di colonne frazionarie per capire quale ti dà l'idea più chiara del punto di ebollizione per i costituenti.

Il semplice grafico della distillazione segue la semplice teoria della distillazione.Distillazione semplicesignifica che il gas si condensa in liquido una volta, quindi è necessario eseguirlo su liquidi o gas che hanno punti di ebollizione abbastanza lontani l'uno dall'altro per distinguerli.

L'utilizzo di più passaggi di condensazione è chiamatodistillazione frazionata, e, in questo caso, utilizzeresti un grafico di distillazione frazionata di volume vs. temperatura. Puoi estrapolare per capire le configurazioni teoriche per altri liquidi e miscele perché avendo più perline o piastre nella configurazione dovrebbe teoricamente migliorare il metodo di separazione aumentando il tempo necessario per separare la miscela.

Le miscele che distillano attraverso gli esperimenti non producono campioni puri, ma producono impurità nelle diverse miscele che misuri. Ciò significa che è possibile utilizzare le equazioni per spiegare i risultati sperimentali della distillazione e delle previsioni basate su dati precedentemente stabiliti sulla composizione di gas e liquidi. La legge di Raoult e la legge di Dalton ti danno modi per misurare queste proporzioni della semplice teoria della distillazione.

Segue la composizione precisa di quel vapore che passa tra ebollizione e condensazioneLa legge di Raoult, che afferma che la tensione di vapore di un composto diminuisce quando si trova in una soluzione e può essere correlata alla composizione molare. L'equazione

ti dice che la pressione parziale di un certo componente AP_UNè prodotto per la percentuale del componenteP​^o_UN e la frazione molare di A "chi"χ​_UN.

La pressione parziale è la pressione che avrebbe un gas costituente di una miscela se avesse l'intero volume di quella miscela alla stessa temperatura. Ciò consente di determinare la quantità di gas che dovrebbe essere presente se si conosce in anticipo la frazione molare.

È quindi possibile utilizzarelegge di Daltonche afferma che la pressione totale di una miscela di gas è uguale alla somma delle pressioni parziali che la compongono. La teoria di come le particelle di gas si muovono e interagiscono tra loro lo spiega.

Puoi descrivere la tensione di vapore di un composto usando la temperatura della soluzione e il punto di ebollizione del composto perché, quando la temperatura aumenta, più molecole di gas avranno energia cinetica sufficiente per colpirsi l'un l'altra con un orientamento appropriato per lasciare che avviene la reazione. Ne hanno bisogno per superare le forze intermolecolari che terrebbero insieme le particelle nella fase liquida.

Oltre alla ricerca sul punto di ebollizione e sulle proprietà gassose dei composti, la distillazione si trova utile in molte applicazioni nell'industria. Viene utilizzato nello studio e nella formazione di reazioni tra olio, acqua e altri componenti come il metano che vengono utilizzati nel carburante. Scienziati e produttori di alimenti possono usarlo per produrre liquori, birra e diversi tipi di vino. Le tecniche di distillazione hanno trovato un uso pratico nelle industrie di cosmetici, farmaci e altri metodi di produzione chimica.

La tecnica è anche utilizzata nelle lampadine per evitare che il filamento di tungsteno venga danneggiato e fornire bagliore nelle lampadine. Lo fanno separando l'aria per produrre i gas necessari per fabbricare le lampadine. Questi metodi di distillazione seguono la teoria e metodi sperimentali per la separazione.