Hvordan komponere en destillasjonskurve

Når du gjærer frukt for å lage alkohol, kan du destillere væskeblandingen for å isolere deler av den. Denne destillasjonsmetoden utnytter de forskjellige sammensetningene som utgjør væsken i en prosess som gjæring. Kjemikere benytter seg av disse prosessene for å rense løsningsmidler og andre produkter av flytende reaksjoner, inkludert å skille komponentene i råolje.

Destillasjonsgrafer viser deg mengdene målt gjennom destillasjonseksperimenter som skiller bestanddeler av væsker. Disse eksperimentene brukerbrøkdestillasjonskolonnerbestående av en kolonne som lar væske dryppe inn i en rundbunnet kolbe med et termometer på toppen av kolonnen for å bestemme dampens temperatur.

Et diagonalt væskekammer kobles til et punkt langs brøk-kolonnen nær toppen som strekker seg vekk fra kammeret. Dette skaper et overflateareal som dampen kan kondensere på og samles i en ekstern kolbe.

Gjennom destillasjonsoppsettet fra et enkelt destillasjonsdiagram, koker en væske i en gass, kondenserer tilbake i en væske og fortsetter denne prosessen til væsken du vil destillere, samler seg i det ytre kolbe. Apparatet fungerer ved å varme opp væsken som samles i kolben slik at brøkkolonnen forteller deg damptrykket til gassformen i væskeblandingen.

Termometeret øverst skal lese væskens kokepunkt. Den eksterne kolben lar væsken samle opp som du vil destillere, og fungerer også som en ventilasjon slik at apparatet ikke går i stykker ved overoppheting.

Kontroller temperaturen veldig nøye ved å maksimere kontakten mellom væsken som drypper tilbake i den rundbunnede kolben og dampen som stiger gjennom brøkkolonnen. Noen ganger har fraksjonssøylen glassperler eller nivåer som stikker ut fra de indre sidene for å maksimere kontaktflaten. Hold oversikt over temperaturen ved hjelp av termometeret for å finne ut temperaturen der dette skjer. Du bør ende opp med damptrykket til væskene i blandingen.

Apparatoppsettet garanterer at damptrykket til forbindelsen med et lavere kokepunkt i blandingen er større enn damptrykket til det med et høyere kokepunkt. Dette lar deg også definere kokepunktet som temperaturen hvor damptrykket er lik atmosfæretrykket for en væske i en åpen beholder. Dette er den laveste temperaturen der væskeformen av blandingen eller forbindelsen koker til en gass. Disse metodene for brøkdestillasjon gjør dem nyttige i industrielle omgivelser for produksjon av kjemiske forbindelser.

Du kan også bruke brøkdelen av gassen som destilleres som en molfraksjon til å tegne en graf over temperaturen til væske, væske-damp-blandingen og selve dampen for å bestemme kokepunktet til de to eller flere komponentene i forbindelse. Mange destillasjonsapparatoppsett vil automatisk måle temperaturen gjennom oppvarmingen av eksperimentet. Dette kan gi deg et kontinuerlig sett med datapunkter over tid som enkelt kan tegnes med Excel eller annen programvare.

Kurven forteller deg dette, ettersom dampen varmes opp og passerer gjennom brøk-kolonnen, bør den skille seg inn i de to separate blandingene av væsker og gasser. Ved å registrere temperaturen gjennom destillasjonsprosessen, kan du finne ut hva forbindelsene faktisk er basert på kokepunktet.

Eller du kan bruke den samme prosessen for å bestemme kokepunktet til en kjent forbindelse. Prosessen er imidlertid begrenset av temperaturene du kan oppnå med varmekilden som påvirker rundbunnskolben.

Den enkle destillasjonsgrafen skal vise deg en destillasjonsgraf over volum versus temperatur for blandingen med punktene der temperaturen på begge eller alle gassene krysser hver, lokaliserer kokepunktet til hver komponent i gass. Denne sammensetningskurven lar deg finne ut riktig apparatoppsett og temperatur for å skille gass- eller væskeblandingen. Du kan eksperimentere med forskjellige typer brøkkolonner for å finne ut hvilken som gir deg den klareste ideen om kokepunkt for bestanddelene.

Den enkle destillasjonsgrafen følger enkel destillasjonsteori.Enkel destillasjonbetyr at gassen kondenserer til væske en gang, så du må utføre den på væsker eller gasser som har kokepunkter langt nok fra hverandre til å skille dem ut.

Å bruke flere trinn av kondens kallesfraksjonert destillasjon, og i dette tilfellet vil du bruke en brøkdestillasjonsgraf av volum vs. temperatur. Du kan ekstrapolere for å finne ut teoretiske oppsett for andre væsker og blandinger fordi du har flere perler eller plater i oppsettet bør teoretisk forbedre separasjonsmetoden mens den øker tiden det tar å skille blandingen.

Blandinger som destilleres gjennom eksperimenter produserer ikke rene prøver, men resulterer i urenheter i de forskjellige blandingene du måler. Dette betyr at du kan bruke ligninger for å forklare eksperimentelle resultater fra destillasjon så vel som fra spådommer basert på tidligere etablerte data om sammensetningen av gasser og væsker. Raoults lov og Daltons lov gir deg måter å måle disse proporsjonene av enkel destillasjonsteori.

Den nøyaktige sammensetningen av den dampen som bytter mellom kokende og kondenserende følgerRaoults lov, som sier at damptrykket til en forbindelse reduseres når den er i en løsning og kan relateres til molarsammensetningen. Ligningen

forteller deg at partialtrykket til en bestemt komponent AP_ENproduseres for prosentandelen av komponentenP​^o_EN og molfraksjonen av A "chi"χ​_EN.

Deltrykket er trykket som en bestanddel av en blanding ville ha hvis den hadde hele volumet av blandingen ved samme temperatur. Dette lar deg bestemme hvor mye av en gass som skal være til stede hvis du kjenner molfraksjonen før hånden.

Du kan da brukeDaltons lovsom sier at det totale trykket til en gassblanding er lik summen av det delvise trykket som utgjør den. Teorien om hvordan gasspartikler beveger seg og samhandler med hverandre forklarer dette.

Du kan beskrive damptrykket til en forbindelse ved hjelp av temperaturen i løsningen og forbindelsens kokepunkt fordi når temperaturen øker, vil flere av gassmolekylene ha nok kinetisk energi til å slå hverandre i en passende retning for å la reaksjon oppstår. De trenger dette for å overvinne intermolekylære krefter som vil holde partiklene sammen i væskefasen.

I tillegg til forskning på forbindelsers kokepunkt og gassegenskaper, finner destillasjon seg nyttig i mange applikasjoner på tvers av industrien. Den brukes til å studere og danne reaksjoner mellom olje, vann og andre komponenter som metan som brukes i drivstoff. Matforskere og produsenter kan bruke den til å lage brennevin, øl og forskjellige typer vin. Destillasjonsteknikker har funnet praktisk bruk i bransjer av kosmetikk, farmasøytiske medisiner og andre kjemiske produksjonsmetoder.

Teknikken brukes til og med i lyspærer for å forhindre at wolframfilamentet blir skadet og gir glød i lyspærene. De gjør dette ved å skille luften for å produsere gassene som er nødvendige for å produsere lyspærer. Disse destillasjonsmetodene følger teori og eksperimentelle metoder for separasjon.