สารธรรมชาติที่มีคุณค่ามักเกิดขึ้นเป็นส่วนผสมที่มีทั้งส่วนประกอบที่พึงประสงค์และไม่พึงประสงค์ ตัวอย่างเช่น น้ำมันดิบรวมถึงไฮโดรคาร์บอนประเภทต่างๆ ที่เหมาะสมกับเชื้อเพลิงที่แตกต่างกัน การใช้งาน น้ำทะเลมีปริมาณเกลือสูงและแร่เหล็กมีสิ่งเจือปนจากแร่นอกเหนือจาก เหล็กที่ใช้งานได้ ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมา ผู้คนได้พัฒนาวิธีการกลั่นหรือทำให้วัสดุธรรมชาติบริสุทธิ์หลายวิธี การกลั่นอย่างง่ายและการกลั่นแบบเศษส่วนเป็นวิธีการสองรูปแบบในเทคนิคพื้นฐานสำหรับการแยกส่วนประกอบต่างๆ ของของเหลว
ไอและการระเหย Eva
ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับการระเหยมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจการกลั่นทั้งแบบธรรมดาและแบบเศษส่วน เมื่อของเหลวอยู่ในภาชนะเปิด บรรยากาศจะปล่อยแรงดันลงบนพื้นผิวของของเหลว ความดันบรรยากาศนี้ต่อต้านความดันไอของของเหลว ซึ่งเกิดจากพลังงานจลน์ของโมเลกุลที่ระเหยออกจากพื้นผิวของของเหลว เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้น พลังงานจลน์ของโมเลกุลเฉลี่ยก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน โมเลกุลจะระเหยมากขึ้น ทำให้ความดันไอสูงขึ้น การเดือดเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลสามารถระเหยได้อย่างอิสระเนื่องจากของเหลวถึงอุณหภูมิที่ความดันไอเท่ากับความดันบรรยากาศ
การแยกอย่างง่าย
สารประกอบต่าง ๆ มีอุณหภูมิเดือดต่างกัน ในทำนองเดียวกัน ที่อุณหภูมิใดก็ตาม สารประกอบต่างๆ จะมีความดันไอต่างกัน หากส่วนผสมของเหลวของสารประกอบต่าง ๆ ถูกทำให้ร้อนในภาชนะปิด องค์ประกอบของไอที่ติดอยู่เหนือของเหลวจะสะท้อนถึงความแตกต่างเหล่านี้ ไอจะมีโมเลกุลของสารประกอบที่มีความดันไอสูงขึ้นและโมเลกุลของสารประกอบที่มีความดันไอต่ำกว่า สารประกอบที่มีอุณหภูมิเดือดสูงมากเมื่อเทียบกับสารประกอบอื่นๆ ในส่วนผสมจะเกือบ ไม่มีไอระเหยและของแข็งที่ละลายน้ำไม่ระเหย เช่น เกลือ จะยังคงเป็นตะกอนในความร้อน ภาชนะ การกลั่นอย่างง่ายคือกระบวนการรวบรวมไอนี้และทำให้เย็นลงเพื่อให้ควบแน่นกลับเป็นของเหลว การกลั่นอย่างง่ายจะแยกส่วนประกอบของของผสมของเหลวเนื่องจากของเหลวที่ควบแน่นมีสัดส่วนที่สูงกว่า สารประกอบที่มีความดันไอสูงกว่าและของเหลวเดิมมีสัดส่วนของสารประกอบที่มีไอต่ำกว่า ความดัน.
ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของการกลั่น
การกลั่นอย่างง่ายเพียงครั้งเดียวจะเปลี่ยนสัดส่วนของสารประกอบในของเหลวสองชนิดสุดท้าย แต่ไม่สามารถแยกสารได้อย่างสมบูรณ์ กระบวนการนี้สามารถทำซ้ำได้เพื่อให้ได้ระดับการแยกที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ แต่ก็เป็นการสิ้นเปลืองเพราะในระหว่าง ในแต่ละขั้นตอนการกลั่น โมเลกุลบางตัวหนีออกสู่บรรยากาศและบางส่วนยังคงตกค้างอยู่ในการกลั่น distill อุปกรณ์. การกลั่นแบบเศษส่วนช่วยจัดการกับภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้ ซึ่งก็คือการปรับปรุงการกลั่นแบบง่ายด้วยการแยกระดับที่สูงขึ้นในขั้นตอนเดียว
หนึ่งคอลัมน์ การระเหยหลายครั้ง
ความแตกต่างหลักระหว่างการกลั่นแบบเศษส่วนและการกลั่นอย่างง่ายคือการเพิ่มคอลัมน์การแยกส่วนระหว่างภาชนะที่ให้ความร้อนกับบริเวณที่ไอระเหยควบแน่น คอลัมน์นี้เต็มไปด้วยวัสดุ เช่น ลวดโลหะบาง ๆ หรือลูกปัดแก้ว ที่กระตุ้นให้เกิดการควบแน่นเนื่องจากมีพื้นที่ผิวสูง เมื่อไอระเหยลอยผ่านคอลัมน์การแยกส่วน พวกมันจะควบแน่นเป็นของเหลวบนพื้นผิวที่เย็นกว่าของวัสดุเหล่านี้ ไอร้อนที่ลอยขึ้นมาจากด้านล่างทำให้ของเหลวนี้ระเหย จากนั้นก็ควบแน่นอีกครั้ง แล้วก็ระเหยอีกครั้งไปเรื่อยๆ การระเหยแต่ละครั้งส่งผลให้ไอมีสัดส่วนของโมเลกุลสูงขึ้นและมีความดันไอสูงขึ้น ดังนั้น การกลั่นแบบเศษส่วนจึงสามารถแยกสารได้ดีกว่าโดยมีการสูญเสียวัสดุน้อยลง เนื่องจากขั้นตอนเดียวเทียบเท่ากับการกลั่นอย่างง่ายหลายรอบ