כיצד להסביר נגד פשוטים. זיקוק שבר

חומרים טבעיים יקרי ערך מופיעים לעיתים קרובות כתערובות המכילות רכיבים רצויים ובלתי רצויים. לדוגמא, נפט גולמי כולל סוגים שונים של פחמימנים שמתאימים לדלק שונה יישומים, מים באוקיאנוס הם בעלי תכולת מלח גבוהה ועפרות ברזל מכילות בנוסף זיהומים מינרליים ברזל שמיש. במהלך מאות שנים, אנשים פיתחו דרכים רבות לזיקוק או טיהור חומרים טבעיים. זיקוק פשוט וזיקוק חלקי הם שתי וריאציות על טכניקה בסיסית להפרדת רכיבים שונים של נוזל.

הקשר בין טמפרטורה לאידוי חיוני להבנת זיקוק פשוט וחלקי. כאשר נוזל נמצא במיכל פתוח, האווירה מפעילה לחץ כלפי מטה על פני הנוזל. לחץ אטמוספרי זה נוגד את לחץ האדים של הנוזל, שנוצר על ידי האנרגיה הקינטית של מולקולות שמתאדות מעל פני הנוזל. ככל שטמפרטורת הנוזל עולה, האנרגיה הקינטית המולקולרית הממוצעת עולה גם היא; מולקולות נוספות מתאדות, מה שמוביל ללחץ אדים גבוה יותר. רתיחה מתרחשת כאשר מולקולות יכולות להתאדות באופן חופשי מכיוון שהנוזל הגיע לטמפרטורה בה לחץ האדים שווה ללחץ האטמוספרי.

לתרכובות שונות טמפרטורות רתיחה שונות. באופן דומה, בכל טמפרטורה נתונה, לתרכובות שונות יהיו לחצי אדים שונים. אם מחממים במיכל סגור תערובת נוזלית של תרכובות שונות, הרכב האדים הכלוא מעל הנוזל ישקף את ההבדלים הללו. האדים יכילו יותר מולקולות של תרכובות עם לחץ אדים גבוה יותר ופחות מולקולות של תרכובות עם לחץ אדים נמוך יותר. תרכובת עם טמפרטורת רתיחה גבוהה מאוד יחסית לתרכובות האחרות בתערובת תהיה כמעט נעדרים מהאדים, ומוצקים מומסים שאינם נדיפים, כמו מלח, יישארו כמשקעים בחימום מְכוֹלָה. זיקוק פשוט הוא תהליך איסוף אדי זה וקירורו כך שיתעבה חזרה לנוזל. זיקוק פשוט מפריד בין מרכיבי תערובת נוזלית מכיוון שהנוזל המעובה מכיל חלק גבוה יותר של תרכובות עם לחץ אדים גבוה יותר והנוזל המקורי מכיל שיעור גבוה יותר של תרכובות עם אדי נמוך יותר לַחַץ.

זיקוק פשוט אחד משנה את שיעור התרכובות בשני הנוזלים הסופיים, אך הוא אינו משיג הפרדה מוחלטת. ניתן לחזור על התהליך כדי להשיג דרגות הפרדה גבוהות יותר ויותר, אך זה גם בזבזני מכיוון שבמהלך בכל הליך זיקוק, כמה מולקולות בורחות לאטמוספירה וחלקן נותרות כשאריות בזיקוק צִיוּד. זיקוק חלקי מטפל בדילמה זו - שיפור בזיקוק פשוט על ידי השגת דרגות הפרדה גבוהות יותר בהליך זיקוק אחד בלבד.

ההבדל העיקרי בין זיקוק חלקי לבין זיקוק פשוט הוא תוספת של עמוד חלוקה בין המיכל המחומם למקום בו האדים מתעבים. עמוד זה מלא בחומרים, כגון חוטי מתכת דקים או חרוזי זכוכית, המעודדים עיבוי מכיוון שיש להם שטח פנים גבוה. כאשר האדים עולים דרך עמוד השבירה, הם מתעבים לנוזל על המשטחים הקרירים יותר של חומרים אלה. אדים חמים העולים מלמטה גורמים לנוזל זה להתנדף, ואז הוא מתעבה שוב, ואז הוא מתאדה שוב וכן הלאה. כל אידוי גורם לאדים עם שיעור גבוה יותר של מולקולות עם לחץ אדים גבוה יותר. לפיכך, זיקוק חלקי משיג הפרדה מעולה עם פחות אובדן חומרי מכיוון שהליך אחד שווה ערך לסיבובים מרובים של זיקוק פשוט.