Ako zostaviť destilačnú krivku

Keď kvasíte ovocie na výrobu alkoholu, môžete kvapalnú zmes destilovať, aby ste izolovali jeho časti. Táto metóda destilácie využíva výhody rôznych kompozícií, ktoré tvoria kvapalinu v procese, ako je fermentácia. Chemici tieto procesy vo veľkej miere využívajú na čistenie rozpúšťadiel a iných produktov kvapalných reakcií vrátane separácie zložiek surovej ropy.

Grafy destilácie ukazujú množstvá namerané pomocou destilačných experimentov, ktoré oddeľujú zložky kvapalín. Tieto experimenty využívajúfrakčné destilačné kolónypozostávajúci z kolóny, ktorá umožňuje odkvapkávanie kvapaliny do banky s guľatým dnom a teplomerom v hornej časti kolóny na stanovenie teploty pary.

Diagonálna komora na kvapalinu sa pripája k bodu pozdĺž frakčného stĺpca v blízkosti hornej časti, ktorý sa tiahne ďalej od komory. Tak sa vytvorí povrch, na ktorom môže para kondenzovať a zhromažďovať sa vo vonkajšej banke.

Prostredníctvom destilačného nastavenia z jednoduchého destilačného diagramu kvapalina vrie do plynu, kondenzuje späť do kvapaliny a pokračuje v tomto procese, kým sa kvapalina, ktorú chcete destilovať, nezhromaždí vo vonkajšej časti banka. Prístroj pracuje tak, že ohrieva kvapalinu, ktorá sa zhromažďuje v banke, takže frakčná kolóna vám hovorí tlak pár plynnej formy kvapalnej zmesi.

Teplomer v hornej časti by mal ukazovať teplotu varu kvapaliny. Vonkajšia banka umožňuje nahromadenie kvapaliny, ktorú chcete destilovať, a slúži tiež ako prieduch, aby sa prístroj nezlomil prehriatím.

Regulujte teplotu veľmi opatrne maximalizovaním kontaktu medzi kvapalinou, ktorá kvapká späť do banky s guľatým dnom, a parou, ktorá stúpa cez frakčnú kolónu. Niekedy má frakčná kolóna sklenené guľôčky alebo úrovne vyčnievajúce z vnútorných strán, aby sa maximalizovala povrchová plocha kontaktu. Sledujte teplotu pomocou teplomeru, aby ste zistili, pri akej teplote sa to stane. Mali by ste skončiť s tlakom pár kvapalín v zmesi.

Nastavenie prístroja zaručuje, že tlak pár zlúčeniny s nižším bodom varu v zmesi je vyšší ako tlak pár zlúčeniny s vyššou teplotou varu. Toto vám tiež umožňuje definovať bod varu ako teplotu, pri ktorej sa tlak pary rovná atmosférickému tlaku pre kvapalinu v otvorenej nádobe. Toto je najnižšia teplota, pri ktorej sa kvapalná forma zmesi alebo zlúčeniny varí do plynu. Tieto metódy frakčnej destilácie ich robia užitočnými v priemyselných podmienkach na výrobu chemických zlúčenín.

Zlomok plynu, ktorý sa destiluje, môžete tiež použiť ako molárny zlomok na vytvorenie grafu teploty plynu kvapalina, zmes kvapalina-para a samotná para na stanovenie teploty varu dvoch alebo viacerých zložiek zlúčenina. Mnoho nastavení destilačného prístroja bude automaticky merať teplotu počas zahrievania experimentu. Takto môžete získať súvislú množinu dátových bodov v čase, ktoré je možné ľahko vykresliť pomocou programu Excel alebo iného softvéru.

Krivka vám to hovorí, pretože keď sa para zahrieva a prechádza frakčnou kolónou, mala by sa rozdeliť na dve samostatné zmesi kvapalín a plynov. Zaznamenaním teploty počas celého procesu destilácie môžete zistiť, aké sú zlúčeniny v skutočnosti založené na teplote varu.

Alebo môžete rovnakým postupom určiť bod varu známej zlúčeniny. Tento proces je však obmedzený teplotami, ktoré môžete dosiahnuť so zdrojom tepla pôsobiacim na banku s guľatým dnom.

Jednoduchý destilačný graf by vám mal zobraziť destilačný graf objemu a teploty zmesi s body, v ktorých sa teplota jedného alebo všetkých plynov pretína, lokalizujú bod varu každej zložky plyn. Táto krivka zloženia umožňuje zistiť vhodné nastavenie prístroja a teplotu na oddelenie zmesi plynov alebo kvapalín. Môžete experimentovať s rôznymi typmi frakčných stĺpcov, aby ste zistili, ktorý z nich vám poskytne najjasnejšiu predstavu o bode varu zložiek.

Graf jednoduchej destilácie sa riadi teóriou jednoduchej destilácie.Jednoduchá destiláciaznamená plyn kondenzuje raz na kvapalinu, takže ho musíte vykonať pri kvapalinách alebo plynoch, ktoré majú body varu dosť ďaleko od seba, aby ich bolo možné rozlíšiť.

Volá sa použitie viacerých krokov kondenzáciefrakčná destilácia, a v takom prípade použijete graf frakčnej destilácie objem vs. teplota. Môžete extrapolovať a zistiť teoretické nastavenia pre iné kvapaliny a zmesi, pretože máte viac guľôčok alebo platní v nastavení by mala teoreticky vylepšiť metódu separácie a zároveň predĺžiť čas potrebný na separáciu zmesi.

Zmesi, ktoré destilujú prostredníctvom experimentov, neprodukujú čisté vzorky, ale vedú k nečistotám v rôznych zmesiach, ktoré meriate. To znamená, že pomocou rovníc môžete vysvetliť experimentálne výsledky z destilácie, ako aj z predpovedí na základe skôr získaných údajov o zložení plynov a kvapalín. Raoultov zákon a Daltonov zákon poskytujú spôsoby merania týchto proporcií teórie jednoduchej destilácie.

Nasleduje presné zloženie tejto pary, ktorá prepína medzi varom a kondenzáciouRaoultov zákon, ktorý uvádza, že tlak pár zlúčeniny klesá, keď je v roztoku, a môže súvisieť s molárnym zložením. Rovnica

hovorí, že parciálny tlak určitej zložky AP_Asa vyrába pre percento zložkyP​^o_A a molárna frakcia A „chi“χ​_A.

Parciálny tlak je tlak, ktorý by mal zložkový plyn zmesi, ak by mal celý objem tejto zmesi pri rovnakej teplote. Toto vám umožní určiť, aké množstvo plynu by malo byť prítomné, ak poznáte molárny zlomok vopred.

Potom môžete použiťDaltonov zákonktorý uvádza, že celkový tlak zmesi plynov sa rovná súčtu parciálnych tlakov, ktoré ho tvoria. Vysvetľuje to teória toho, ako sa častice plynu pohybujú a vzájomne ovplyvňujú.

Tlak pár zlúčeniny môžete opísať pomocou teploty roztoku a teploty varu zlúčeniny, pretože, keď zvýšenie teploty, viac molekúl plynu bude mať dostatok kinetickej energie na to, aby na seba narazili vo vhodnej orientácii, aby umožnili reakcie. Potrebujú to na prekonanie medzimolekulových síl, ktoré by držali častice pohromade v kvapalnej fáze.

Okrem výskumu teploty varu a plynných vlastností zlúčenín sa destilácia ukazuje ako užitočná v mnohých aplikáciách v priemysle. Používa sa pri štúdiu a formovaní reakcií medzi olejom, vodou a ďalšími zložkami, ako je metán, ktoré sa používajú v palivách. Vedci a výrobcovia v potravinárstve z neho môžu vyrábať likéry, pivo a rôzne druhy vín. Destilačné techniky našli praktické využitie v kozmetickom priemysle, farmaceutických liekoch a iných chemických výrobných metódach.

Táto technika sa dokonca používa aj pri žiarovkách na zabránenie poškodenia volfrámového vlákna a na zabezpečenie žiarovky v žiarovkách. Robia to tak, že oddeľujú vzduch a vytvárajú tak plyny potrebné na výrobu žiaroviek. Tieto destilačné metódy sa riadia teóriou a experimentálnymi metódami separácie.