Kako sestaviti krivuljo destilacije

Ko fermentirate sadje, da ustvarite alkohol, lahko destilirate mešanico, da izolirate njegove dele. Ta metoda destilacije izkorišča različne sestave, ki tvorijo tekočino v postopku, kot je fermentacija. Kemiki te postopke zelo uporabljajo za čiščenje topil in drugih produktov tekočih reakcij, vključno z ločevanjem komponent surove nafte.

Destilacijski grafi prikazujejo količine, izmerjene z destilacijskimi poskusi, ki ločujejo sestavine tekočin. Ti poskusi uporabljajofrakcijske destilacijske kolonesestavljen iz kolone, ki pušča tekočino, da kaplja v bučko z okroglim dnom s termometrom na vrhu kolone, da določi temperaturo pare.

Diagonalna tekočinska komora se poveže s točko vzdolž delnega stebra blizu vrha, ki se razteza stran od komore. Tako se ustvari površina, na kateri se lahko para kondenzira in zbira v zunanji bučki.

Z destilacijsko napravo iz preprostega destilacijskega diagrama tekočina zavre v plin in se kondenzira nazaj v tekočino in nadaljuje s tem postopkom, dokler se tekočina, ki jo želite destilirati, ne zbere v zunanjosti bučka. Naprava deluje tako, da tekočino, ki se zbira v bučki, segreje tako, da vam frakcijski stolpec sporoča parni tlak plinske oblike tekoče mešanice.

Termometer na vrhu mora odčitati vrelišče tekočine. Zunanja bučka omogoča, da se tekočina zbere, ki jo želite destilirati, in služi tudi kot odzračevalnik, da se naprava ne prelomi zaradi pregrevanja.

Zelo previdno nadzorujte temperaturo tako, da povečate stik med tekočino, ki kaplja nazaj v bučko z okroglim dnom, in paro, ki narašča skozi frakcijski steber. Včasih ima delni stolpec steklene kroglice ali ravni, ki štrlijo z notranjih strani, da povečajo površino stika. S termometrom spremljajte temperaturo, da ugotovite, pri kateri temperaturi se to zgodi. Na koncu bi morali doseči parni pritisk tekočin v zmesi.

Namestitev aparata zagotavlja, da je parni tlak spojine z nižjim vreliščem v zmesi večji od parnega tlaka tiste z višjim vreliščem. To vam omogoča tudi, da določite vrelišče kot temperaturo, pri kateri je parni tlak enak atmosferskemu tlaku za tekočino v odprti posodi. To je najnižja temperatura, pri kateri tekoča oblika zmesi ali spojine zavre v plin. Zaradi teh metod frakcijske destilacije so uporabni v industrijskih okoljih za proizvodnjo kemičnih spojin.

Frakcijo plina, ki je destilirana, lahko uporabite tudi kot molsko frakcijo za risanje grafa temperature tekočina, mešanica tekočina-para in sama para za določanje vrelišča dveh ali več komponent spojina. Številne naprave za destilacijo samodejno merijo temperaturo med ogrevanjem poskusa. Tako lahko sčasoma dobite neprekinjen nabor podatkovnih točk, ki jih je mogoče zlahka začrtati z Excelom ali drugo programsko opremo.

Krivulja vam to pove, ker se mora para, ko se segreje in gre skozi frakcijski stolpec, ločiti v dve ločeni mešanici tekočin in plinov. S snemanjem temperature skozi postopek destilacije lahko ugotovimo, kaj spojine dejansko temeljijo na vrelišču.

Lahko pa z istim postopkom določite vrelišče znane spojine. Postopek pa je omejen s temperaturami, ki jih lahko dosežete z virom toplote, ki vpliva na bučko z okroglim dnom.

Preprost destilacijski graf bi moral prikazati destilacijski graf prostornine glede na temperaturo mešanice z točke, na katerih se seka temperatura obeh plinov ali vseh plinov, določajo vrelišče vsake sestavne strani plin. Ta krivulja sestave vam omogoča, da ugotovite ustrezno nastavitev naprave in temperaturo za ločevanje mešanice plinov ali tekočin. Lahko eksperimentirate z različnimi vrstami delnih stolpcev, da ugotovite, kateri vam daje najbolj jasno predstavo o vrelišču sestavin.

Preprost destilacijski graf sledi preprosti teoriji destilacije.Preprosta destilacijapomeni, da se plin enkrat kondenzira v tekočino, zato ga morate izvesti na tekočinah ali plinih, ki imajo vrelišča dovolj daleč drug od drugega, da jih razločijo.

Uporabi se več korakov kondenzacijefrakcijska destilacija, in v tem primeru bi uporabili delni destilacijski graf prostornine vs. temperatura. Lahko ekstrapolirate, da ugotovite teoretične nastavitve za druge tekočine in mešanice, ker imate več kroglic ali plošč pri pripravi naj teoretično izboljša način ločevanja, hkrati pa poveča čas, potreben za ločevanje zmesi.

Mešanice, ki destilirajo s poskusi, ne dajo čistih vzorcev, ampak povzročajo nečistoče v različnih mešanicah, ki jih merite. To pomeni, da lahko z enačbami razložite eksperimentalne rezultate destilacije in napovedi, ki temeljijo na predhodno ugotovljenih podatkih o sestavi plinov in tekočin. Raoultov zakon in Daltonov zakon vam dajeta načine za merjenje teh deležev preproste teorije destilacije.

Sledi natančna sestava tiste pare, ki preklaplja med vrenjem in kondenzacijoRaoultov zakon, ki navaja, da se parni tlak spojine zmanjša, ko je v raztopini, in je lahko povezan z molsko sestavo. Enačba

vam pove, da je parcialni tlak določene komponente AP_Ase proizvede za odstotek komponenteP​^o_A in molski delež A "chi"χ​_A.

Parcialni tlak je tlak, ki bi ga imel sestavni plin mešanice, če bi imel celotno prostornino te mešanice pri isti temperaturi. Tako lahko določite, koliko plina mora biti prisoten, če molsko frakcijo poznate pred roko.

Nato lahko uporabiteDaltonov zakonki navaja, da je skupni tlak mešanice plinov enak vsoti parcialnih tlakov, ki jo tvorijo. Teorija o tem, kako se delci plina premikajo in medsebojno delujejo, to pojasnjuje.

Parni tlak spojine lahko opišete s pomočjo temperature raztopine in vrelišča spojine, ker, kdaj Če se temperatura zviša, bo več molekul plina imelo dovolj kinetične energije, da se bodo medsebojno udarile v ustrezni usmeritvi, da bodo lahko pride do reakcije. To potrebujejo za premagovanje medmolekularnih sil, ki bi delce držale skupaj v tekoči fazi.

Poleg raziskav o vrelišču in plinastih lastnostih spojin je destilacija koristna v številnih aplikacijah v industriji. Uporablja se pri proučevanju in oblikovanju reakcij med oljem, vodo in drugimi komponentami, kot je metan, ki se uporabljajo v gorivu. Znanstveniki in proizvajalci živil ga lahko uporabljajo za pripravo alkoholnih pijač, piva in različnih vrst vina. Destilacijske tehnike so našle praktično uporabo v industriji kozmetike, farmacevtskih zdravil in drugih kemičnih postopkov izdelave.

Tehnika se uporablja celo v žarnicah, da prepreči, da bi se volframova nitka poškodovala in zagotovi žaritev v žarnicah. To storijo tako, da zrak ločijo za proizvodnjo plinov, potrebnih za izdelavo žarnic. Te destilacijske metode sledijo teoriji in eksperimentalnim metodam za ločevanje.