Cum se compune o curbă de distilare

Când fermentați fructele pentru a face alcool, puteți distila amestecul lichid pentru a izola părți din acesta. Această metodă de distilare profită de diferitele compoziții care alcătuiesc lichidul într-un proces precum fermentarea. Chimiștii folosesc foarte mult aceste procese pentru purificarea solvenților și a altor produse de reacții lichide, inclusiv separarea componentelor țițeiului.

Graficele de distilare vă arată cantitățile măsurate prin experimente de distilare care separă constituenții lichidelor. Aceste experimente folosesccoloane de distilare fracționatăconstând dintr-o coloană care permite picurarea lichidului într-un balon cu fund rotund cu un termometru în partea de sus a coloanei pentru a determina temperatura vaporilor.

O cameră diagonală de lichid se conectează la un punct de-a lungul coloanei fracționate din partea superioară care se extinde departe de cameră. Aceasta creează o suprafață pe care vaporii se pot condensa și colecta într-un balon extern.

Prin configurarea distilării dintr-o diagramă simplă de distilare, un lichid fierbe într-un gaz, se condensează înapoi într-un lichid și continuă acest proces până când lichidul pe care doriți să-l distilați se adună în exterior balon. Aparatul funcționează prin încălzirea lichidului care se colectează în balon astfel încât coloana fracțională să vă indice presiunea de vapori a formei de gaz a amestecului lichid.

Termometrul din partea de sus ar trebui să citească punctul de fierbere al lichidului. Balonul extern permite colectarea lichidului pe care doriți să îl distilați și servește, de asemenea, ca aerisire, astfel încât aparatul să nu se rupă prin supraîncălzire.

Controlați temperatura foarte atent maximizând contactul dintre lichidul care se scurge înapoi în balonul cu fund rotund și vaporii care se ridică prin coloana fracționată. Uneori coloana fracționată are margele de sticlă sau niveluri care ies din părțile interioare pentru a maximiza suprafața de contact. Țineți evidența temperaturii folosind termometrul pentru a afla temperatura la care se întâmplă acest lucru. Ar trebui să ajungeți la presiunile de vapori ale lichidelor din amestec.

Configurarea aparatului garantează că presiunea de vapori a compusului cu un punct de fierbere mai mic în amestec este mai mare decât presiunea de vapori a celui cu un punct de fierbere mai mare. Acest lucru vă permite, de asemenea, să definiți punctul de fierbere ca temperatura la care presiunea vaporilor este egală cu presiunea atmosferică pentru un lichid într-un recipient deschis. Aceasta este cea mai scăzută temperatură la care forma lichidă a amestecului sau a compusului fierbe într-un gaz. Aceste metode de distilare fracționată le fac utile în condiții industriale pentru fabricarea compușilor chimici.

Puteți utiliza, de asemenea, fracția de gaz distilată ca fracție molară pentru a trasa un grafic al temperaturii lichid, amestecul lichid-vapori și vaporul în sine pentru a determina punctul de fierbere a celor două sau mai multe componente ale compus. Multe instalații de distilare vor măsura automat temperatura pe parcursul încălzirii experimentului. Acest lucru vă poate oferi un set continuu de puncte de date în timp, care pot fi graficate cu ușurință folosind Excel sau alt software.

Curba vă spune acest lucru deoarece, pe măsură ce vaporii se încălzesc și trec prin coloana fracționată, ar trebui să se separe în cele două amestecuri separate de lichide și gaze. Înregistrând temperatura pe tot parcursul procesului de distilare, puteți afla ce compuși se bazează de fapt pe punctul de fierbere.

Sau puteți utiliza același proces pentru a determina punctul de fierbere al unui compus cunoscut. Totuși, procesul este limitat de temperaturile pe care le puteți obține cu sursa de căldură care afectează balonul cu fundul rotund.

Graficul simplu de distilare ar trebui să vă arate un grafic de distilare a volumului în funcție de temperatura amestecului cu punctele la care se intersectează temperatura ambelor sau a tuturor gazelor localizează punctul de fierbere al fiecărei componente a gaz. Această curbă de compoziție vă permite să aflați setarea și temperatura corespunzătoare a aparatului pentru a separa amestecul de gaz sau lichid. Puteți experimenta diferite tipuri de coloane fracționate pentru a afla care dintre acestea vă oferă cea mai clară idee despre punctul de fierbere pentru elementele constitutive.

Graficul distilării simple urmează teoria distilării simple.Distilare simplăînseamnă că gazul se condensează o dată în lichid, deci trebuie să-l efectuați pe lichide sau gaze care au puncte de fierbere suficient de îndepărtate unul de altul pentru a le discerne.

Folosirea mai multor etape de condensare se numeștedistilație fracționalăși, în acest caz, ați utiliza un grafic de distilare fracționată a volumului vs. temperatura. Puteți extrapola pentru a afla setările teoretice pentru alte lichide și amestecuri, deoarece au mai multe margele sau plăci în configurație ar trebui să îmbunătățească teoretic metoda de separare în timp ce crește timpul necesar separării amestecului.

Amestecurile care distilează prin experimente nu produc probe pure, dar duc la impurități în diferitele amestecuri pe care le măsurați. Aceasta înseamnă că puteți utiliza ecuații pentru a explica rezultatele experimentale din distilare, precum și din predicțiile bazate pe date stabilite anterior despre compoziția gazelor și lichidelor. Legea lui Raoult și legea lui Dalton vă oferă modalități de măsurare a acestor proporții ale teoriei simple a distilării.

Urmează compoziția exactă a vaporilor care comută între fierbere și condensareLegea lui Raoult, care afirmă că presiunea de vapori a unui compus scade atunci când este într-o soluție și poate fi legată de compoziția molară. Ecuația

vă spune că presiunea parțială a unei anumite componente AP_Aeste produs pentru procentul componenteiP​^o_A și fracția molară a lui A "chi"χ​_A.

Presiunea parțială este presiunea pe care ar avea-o un gaz constituent dintr-un amestec dacă ar avea întregul volum al amestecului respectiv la aceeași temperatură. Acest lucru vă permite să determinați cât de mult gaz ar trebui să fie prezent dacă cunoașteți fracția molară înainte de mână.

Puteți apoi, utilizațiLegea lui Daltoncare afirmă că presiunea totală a unui amestec de gaze este egală cu suma presiunilor parțiale care îl alcătuiesc. Teoria modului în care particulele de gaz se mișcă și interacționează între ele explică acest lucru.

Puteți descrie presiunea de vapori a unui compus folosind temperatura soluției și punctul de fierbere al compusului deoarece, când crește temperatura, mai multe dintre moleculele de gaz vor avea suficientă energie cinetică pentru a se lovi reciproc într-o orientare adecvată pentru a lăsa reacția apare. Ei au nevoie de acest lucru pentru a depăși forțele intermoleculare care ar ține particulele împreună în faza lichidă.

Pe lângă cercetările privind punctul de fierbere și proprietățile gazoase ale compușilor, distilarea se găsește utilă în multe aplicații din industrie. Este utilizat în studierea și formarea reacțiilor dintre ulei, apă și alte componente, cum ar fi metanul, care sunt utilizate în combustibil. Oamenii de știință și producătorii de alimente îl pot folosi pentru a face băuturi alcoolice, bere și diferite tipuri de vin. Tehnicile de distilare au găsit o utilizare practică în industriile de produse cosmetice, medicamente farmaceutice și alte metode de fabricație chimică.

Tehnica este utilizată chiar și în becuri pentru a preveni deteriorarea filamentului de tungsten și pentru a oferi strălucire în becuri. Acestea fac acest lucru separând aerul pentru a produce gazele necesare fabricării becurilor. Aceste metode de distilare urmează teoria și metodele experimentale de separare.