과일을 발효시켜 알코올을 만들 때 액체 혼합물을 증류하여 일부를 분리 할 수 있습니다. 이 증류 방법은 발효와 같은 과정에서 액체를 구성하는 다양한 조성을 활용합니다. 화학자들은 원유 성분 분리를 포함하여 용매 및 기타 액체 반응 생성물을 정제하기 위해 이러한 공정을 많이 사용합니다.
증류 장치
증류 그래프는 액체 성분을 분리하는 증류 실험을 통해 측정 된 양을 보여줍니다. 이 실험은분별 증류 컬럼증기의 온도를 결정하기 위해 컬럼 상단에 온도계가있는 둥근 바닥 플라스크에 액체를 떨어 뜨리는 컬럼으로 구성됩니다.
대각선 액체 챔버는 챔버에서 멀어지는 상단 근처의 분수 컬럼을 따라 연결됩니다. 이것은 증기가 응축되어 외부 플라스크에 모일 수있는 표면적을 생성합니다.
간단한 증류 다이어그램의 증류 설정을 통해 액체는 가스로 끓고 응축됩니다. 다시 액체로 되돌리고 증류하려는 액체가 외부에 모일 때까지이 과정을 계속합니다. 플라스크. 이 장치는 플라스크에 모인 액체를 가열하여 분획 컬럼이 액체 혼합물의 가스 형태의 증기압을 알려줍니다.
상단의 온도계는 액체의 비등점을 읽어야합니다. 외부 플라스크는 증류하고자하는 액체를 모을 수 있도록하며, 과열로 인해 장치가 파손되지 않도록 통풍구 역할도합니다.
둥근 바닥 플라스크로 다시 떨어지는 액체와 분획 컬럼을 통해 상승하는 증기 사이의 접촉을 최대화하여 온도를 매우 신중하게 제어하십시오. 때때로 분수 컬럼에는 접촉 표면적을 최대화하기 위해 내부 측면에서 튀어 나온 유리 구슬 또는 레벨이 있습니다. 온도계를 사용하여 온도를 추적하여 이것이 발생하는 온도를 파악하십시오. 혼합물에있는 액체의 증기압으로 끝나야합니다.
장치 설정은 혼합물에서 끓는점이 낮은 화합물의 증기압이 끓는점이 높은 화합물의 증기압보다 더 크다는 것을 보장합니다. 이를 통해 증기압이 열린 용기에있는 액체의 대기압과 동일한 온도로 끓는점을 정의 할 수도 있습니다. 이것은 액체 형태의 혼합물 또는 화합물이 가스로 끓는 최저 온도입니다. 이러한 분별 증류 방법은 화학 화합물 제조를위한 산업 환경에서 유용합니다.
간단한 증류 그래프
또한 증류 된 가스의 분율을 몰 분율로 사용하여 가스의 온도 그래프를 그릴 수 있습니다. 액체, 액체-증기 혼합물 및 증기 자체는 두 개 이상의 구성 요소의 끓는점을 결정합니다. 화합물. 많은 증류 장치 설정은 실험 가열 내내 온도를 자동으로 측정합니다. 이를 통해 시간이 지남에 따라 Excel 또는 기타 소프트웨어를 사용하여 쉽게 그래프로 표시 할 수있는 연속 데이터 포인트 집합을 얻을 수 있습니다.
이 곡선은 증기가 가열되어 분획 컬럼을 통과 할 때 액체와 기체의 두 가지 개별 혼합물로 분리되어야하기 때문에이를 알려줍니다. 증류 과정 전반에 걸쳐 온도를 기록하면 끓는점을 기준으로 화합물이 실제로 무엇인지 파악할 수 있습니다.
또는 동일한 프로세스를 사용하여 알려진 화합물의 끓는점을 결정할 수 있습니다. 그러나이 과정은 둥근 바닥 플라스크에 영향을 미치는 열원으로 얻을 수있는 온도에 의해 제한됩니다.
부피 대 온도
간단한 증류 그래프는 다음과 같이 혼합물의 부피 대 온도에 대한 증류 그래프를 보여줍니다. 두 가스 또는 모든 가스의 온도가 교차하는 지점은 가스의 각 구성 요소의 끓는점을 찾습니다. 가스. 이 구성 곡선을 통해 가스 또는 액체 혼합물을 분리하기위한 적절한 장치 설정 및 온도를 파악할 수 있습니다. 여러 유형의 분수 열을 실험하여 어떤 열이 성분의 끓는점에 대한 가장 명확한 아이디어를 제공하는지 알아낼 수 있습니다.
단순 증류 그래프는 단순 증류 이론을 따릅니다.단순 증류가스가 한 번 액체로 응축되므로 서로 끓는점이 식별 할 수있을만큼 끓는점이있는 액체 나 가스에 대해 수행해야합니다.
여러 단계의 응축을 사용하는 것을분별 증류, 그리고이 경우 부피 대 분별 증류 그래프를 사용합니다. 온도. 더 많은 비드 또는 플레이트가 있기 때문에 다른 액체 및 혼합물에 대한 이론적 설정을 알아 내기 위해 외삽 할 수 있습니다. 설정에서 이론적으로 분리 방법을 개선하고 혼합물을 분리하는 데 걸리는 시간을 늘려야합니다.
단순 증류 이론
실험을 통해 증류되는 혼합물은 순수한 샘플을 생성하지 않지만 측정하는 다양한 혼합물에 불순물이 발생합니다. 즉, 가스와 액체의 구성에 대해 이전에 확립 된 데이터를 기반으로 한 예측뿐 아니라 증류의 실험 결과를 설명하는 방정식을 사용할 수 있습니다. Raoult의 법칙과 Dalton의 법칙은 이러한 단순 증류 이론의 비율을 측정하는 방법을 제공합니다.
비등과 응축 사이를 전환하는 증기의 정확한 구성은 다음과 같습니다.라울의 법칙, 이는 화합물의 증기압이 용액에있을 때 감소하고 어금니 조성과 관련 될 수 있음을 나타냅니다. 방정식
P_A = P_A ^ o \ times \ chi_A
특정 성분 A의 분압이피ㅏ구성 요소의 백분율에 대해 생성됩니다.피영형ㅏ 그리고 A "chi"의 몰 분율χㅏ.
분압은 혼합물의 구성 가스가 동일한 온도에서 해당 혼합물의 전체 부피를 가졌을 때 가질 수있는 압력입니다. 이를 통해 사전에 몰 분율을 알고 있다면 얼마나 많은 가스가 존재해야하는지 결정할 수 있습니다.
그런 다음 사용할 수 있습니다.달튼의 법칙이것은 가스 혼합물의 총 압력이 그것을 구성하는 부분 압력의 합과 같다는 것을 나타냅니다. 가스 입자가 서로 이동하고 상호 작용하는 방식에 대한 이론이이를 설명합니다.
용액의 온도와 화합물의 끓는점을 사용하여 화합물의 증기압을 설명 할 수 있습니다. 온도가 상승하면 더 많은 기체 분자가 적절한 방향으로 서로 충돌 할 수있는 충분한 운동 에너지를 갖게됩니다. 반응이 발생합니다. 그들은 액체 상태에서 입자를 함께 묶을 수있는 분자간 힘을 극복하기 위해 이것이 필요합니다.
산업에서의 증류
화합물의 끓는점 및 기체 특성에 대한 연구 외에도 증류는 산업 전반에 걸쳐 많은 응용 분야에서 유용합니다. 오일, 물 및 연료에 사용되는 메탄과 같은 기타 구성 요소 간의 반응을 연구하고 형성하는 데 사용됩니다. 식품 과학자 및 제조업체는이를 사용하여 주류, 맥주 및 다양한 종류의 와인을 만들 수 있습니다. 증류 기술은 화장품, 의약품 및 기타 화학 제조 방법 산업에서 실용화되었습니다.
이 기술은 텅스텐 필라멘트가 손상되는 것을 방지하고 전구에 빛을 제공하기 위해 전구에도 사용됩니다. 그들은 전구를 제조하는 데 필요한 가스를 생성하기 위해 공기를 분리함으로써이를 수행합니다. 이러한 증류 방법은 분리를위한 이론 및 실험 방법을 따릅니다.