귀중한 천연 물질은 종종 바람직하고 바람직하지 않은 성분을 모두 포함하는 혼합물로 발생합니다. 예를 들어 원유에는 다양한 연료에 적합한 다양한 유형의 탄화수소가 포함됩니다. 해수는 염분 함량이 높고 철광석에는 미네랄 불순물이 포함되어 있습니다. 사용 가능한 철. 수세기 동안 사람들은 천연 재료를 정제하거나 정제하는 다양한 방법을 개발했습니다. 단순 증류 및 분별 증류는 액체의 다른 성분을 분리하는 기본 기술의 두 가지 변형입니다.
증기와 증발
온도와 증발의 관계는 단순 증류와 분별 증류 모두를 이해하는 데 필수적입니다. 액체가 열린 용기에있을 때 대기는 액체 표면에 하향 압력을가합니다. 이 대기압은 액체 표면에서 증발하는 분자의 운동 에너지에 의해 생성되는 액체의 증기압을 상쇄합니다. 액체의 온도가 증가함에 따라 평균 분자 운동 에너지도 증가합니다. 더 많은 분자가 증발하여 증기압이 높아집니다. 비등은 액체가 증기압이 대기압과 같은 온도에 도달했기 때문에 분자가 자유롭게 증발 할 수있을 때 발생합니다.
단순 분리
화합물마다 끓는 온도가 다릅니다. 마찬가지로 주어진 온도에서 다른 화합물은 다른 증기압을 갖습니다. 다른 화합물의 액체 혼합물을 밀폐 된 용기에서 가열하면 액체 위에 갇힌 증기의 조성이 이러한 차이를 반영합니다. 증기에는 증기압이 더 높은 화합물 분자가 더 많이 포함되고 증기압이 더 낮은 화합물 분자가 더 적습니다. 혼합물의 다른 화합물에 비해 비등 온도가 매우 높은 화합물은 거의 증기에 존재하지 않으며 소금과 같은 비 휘발성 용해 고체는 가열 된 컨테이너. 단순 증류는이 증기를 수집하고 냉각하여 액체로 다시 응축되는 과정입니다. 응축 된 액체가 더 많은 비율을 포함하기 때문에 간단한 증류는 액체 혼합물의 성분을 분리합니다. 증기압이 더 높은 화합물과 원래 액체에는 증기가 낮은 화합물이 더 많이 포함되어 있습니다. 압력.
증류 딜레마
한 번의 간단한 증류는 두 개의 최종 액체에서 화합물의 비율을 변경하지만 완전한 분리를 달성하지는 못합니다. 이 과정을 반복하여 점차적으로 더 높은 수준의 분리를 달성 할 수 있지만 이는 각 증류 과정에서 일부 분자는 대기로 빠져 나가고 일부는 증류 과정에서 잔류 물로 남아 있습니다. 장비. 분별 증류는 이러한 딜레마를 해결합니다. 단 하나의 증류 절차로 더 높은 수준의 분리를 달성함으로써 단순 증류를 개선합니다.
하나의 컬럼, 다중 증발
분별 증류와 단순 증류의 주요 차이점은 가열 된 용기와 증기가 응축되는 장소 사이에 분별 컬럼을 추가한다는 것입니다. 이 컬럼은 얇은 금속 와이어 또는 유리 비드와 같은 재료로 채워져 있으며 표면적이 크기 때문에 응축을 촉진합니다. 증기가 분별 컬럼을 통해 상승함에 따라 이러한 물질의 더 차가운 표면에서 액체로 응축됩니다. 아래에서 올라 오는 뜨거운 증기는이 액체를 증발시키고 다시 응축 한 다음 다시 증발합니다. 각 증발은 증기압이 더 높은 분자 비율이 더 높은 증기를 생성합니다. 따라서 분별 증류는 하나의 절차가 여러 차례의 단순 증류와 동일하기 때문에 재료 손실이 적은 우수한 분리를 달성합니다.