蒸留曲線の作成方法

果物を発酵させてアルコールを作るときは、液体混合物を蒸留してその一部を分離することができます。 この蒸留方法は、発酵などのプロセスで液体を構成するさまざまな組成を利用します。 化学者は、これらのプロセスを利用して、原油の成分を分離するなど、溶媒やその他の液体反応生成物を精製します。

蒸留グラフは、液体の成分を分離する蒸留実験で測定された量を示しています。 これらの実験では分別蒸留塔カラムの上部に温度計を備えた丸底フラスコに液体を滴下させて蒸気の温度を測定するカラムで構成されています。

斜めの液体チャンバーは、チャンバーから離れて伸びる上部近くのフラクショナルカラムに沿ったポイントに接続します。 これにより、蒸気が凝縮して外部フラスコに集まる表面積が作成されます。

単純な蒸留図からの蒸留設定により、液体は沸騰して気体になり、凝縮します 液体に戻し、蒸留したい液体が外部に集まるまでこのプロセスを続けます フラスコ。 装置は、フラクショナルカラムが液体混合物のガス形態の蒸気圧を示すように、フラスコに集まる液体を加熱することによって機能します。

上部の温度計は、液体の沸点を読み取る必要があります。 外部フラスコは、蒸留したい液体を収集し、装置が過熱によって破損しないように通気口としても機能します。

丸底フラスコに滴り落ちる液体とフラクショナルカラムを通って上昇する蒸気との接触を最大化することにより、温度を非常に注意深く制御します。 分別カラムには、接触表面積を最大化するために、ガラスビーズまたはレベルが内側から突き出ている場合があります。 温度計を使用して温度を追跡し、これが発生する温度を把握します。 混合物中の液体の蒸気圧で終わるはずです。

装置のセットアップは、混合物中の沸点が低い化合物の蒸気圧が、沸点が高い化合物の蒸気圧よりも高いことを保証します。 これにより、沸点を、蒸気圧が開いた容器内の液体の大気圧と等しくなる温度として定義することもできます。 これは、混合物または化合物の液体形態が沸騰して気体になる最低温度です。 これらの分別蒸留の方法は、化合物を製造するための産業環境で有用になります。

蒸留されたガスの割合をモル分率として使用して、温度のグラフをプロットすることもできます。 液体、気液混合物、および蒸気自体は、の2つ以上の成分の沸点を決定します。 化合物。 多くの蒸留装置のセットアップでは、実験の加熱中に温度が自動的に測定されます。 これにより、Excelまたはその他のソフトウェアを使用して簡単にグラフ化できる、時間の経過に伴うデータポイントの連続セットを取得できます。

蒸気が加熱されてフラクショナルカラムを通過すると、液体と気体の2つの別々の混合物に分離する必要があるため、曲線はこれを示しています。 蒸留プロセス全体の温度を記録することにより、沸点に基づいて化合物が実際に何であるかを把握できます。

または、同じプロセスを使用して、既知の化合物の沸点を決定することもできます。 ただし、プロセスは、丸底フラスコに影響を与える熱源で達成できる温度によって制限されます。

単純な蒸留グラフは、混合物の体積と温度の蒸留グラフを示しているはずです。 両方またはすべてのガスの温度が交差する点は、の各成分の沸点を特定します。 ガス。 この組成曲線により、気体または液体の混合物を分離するための適切な装置のセットアップと温度を把握できます。 さまざまなタイプのフラクショナルカラムを試して、成分の沸点について最も明確なアイデアが得られるものを見つけることができます。

単純な蒸留グラフは、単純な蒸留理論に従います。簡単な蒸留つまり、気体は一度凝縮して液体になるため、沸点が互いに十分に離れている液体または気体に対して実行する必要があります。

凝縮の複数のステップを使用することは呼ばれます分別蒸留、そしてこの場合、体積対の分別蒸留グラフを使用します。 温度。 より多くのビーズまたはプレートがあるため、他の液体および混合物の理論的な設定を理解するために外挿することができます セットアップでは、混合物の分離にかかる時間を増やしながら、理論的には分離方法を改善する必要があります。

実験を通じて蒸留される混合物は純粋なサンプルを生成しませんが、測定するさまざまな混合物に不純物が生じます。 これは、方程式を使用して、蒸留からの実験結果だけでなく、気体と液体の組成について以前に確立されたデータに基づく予測からも説明できることを意味します。 ラウールの法則とドルトンの法則は、単純な蒸留理論のこれらの比率を測定する方法を提供します。

沸騰と凝縮を切り替える蒸気の正確な組成は次のとおりです。ラウールの法則、これは、化合物が溶液中にあるときに蒸気圧が低下し、モル組成に関連している可能性があることを示しています。 方程式

特定のコンポーネントAの分圧がP_Aコンポーネントのパーセントに対して生成されますP​^o_A およびA「chi」のモル分率χ​_A.

分圧は、混合物の構成ガスが同じ温度でその混合物の全体積を持っている場合に持つであろう圧力です。 これにより、モル分率が事前にわかっている場合に、存在するガスの量を決定できます。

その後、使用することができますドルトンの法則これは、ガス混合物の全圧がそれを構成する分圧の合計に等しいことを示しています。 ガスの粒子がどのように移動し、相互作用するかという理論がこれを説明しています。

化合物の蒸気圧は、溶液の温度と化合物の沸点を使用して説明できます。 温度が上昇すると、より多くのガス分子が適切な方向で互いに衝突するのに十分な運動エネルギーを持ち、 反応が起こります。 彼らは、液相で粒子を一緒に保持する分子間力を克服するためにこれを必要としています。

化合物の沸点とガス特性に関する研究に加えて、蒸留は業界全体の多くのアプリケーションで有用であることがわかります。 油、水、および燃料に使用されるメタンなどの他の成分間の反応の研究と形成に使用されます。 食品科学者や製造業者は、これを使用して酒、ビール、さまざまな種類のワインを作ることができます。 蒸留技術は、化粧品、医薬品、その他の化学製品の製造方法の業界で実用化されています。

この技術は、タングステンフィラメントの損傷を防ぎ、電球に輝きを与えるために電球でも使用されています。 彼らは、電球を製造するために必要なガスを生成するために空気を分離することによってこれを行います。 これらの蒸留方法は、分離の理論と実験方法に従います。