เมื่อคุณหมักผลไม้เพื่อทำแอลกอฮอล์ คุณสามารถกลั่นส่วนผสมที่เป็นของเหลวเพื่อแยกส่วนต่างๆ ของมันออก วิธีการกลั่นนี้ใช้ประโยชน์จากองค์ประกอบต่างๆ ที่ประกอบเป็นของเหลวในกระบวนการเช่นการหมัก นักเคมีใช้ประโยชน์จากกระบวนการเหล่านี้อย่างมากในการทำให้ตัวทำละลายบริสุทธิ์และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ของปฏิกิริยาของเหลว รวมถึงการแยกส่วนประกอบของน้ำมันดิบ
เครื่องกลั่น
กราฟการกลั่นจะแสดงให้คุณเห็นปริมาณที่วัดได้จากการทดลองการกลั่นที่แยกส่วนประกอบของของเหลว การทดลองเหล่านี้ใช้คอลัมน์กลั่นเศษส่วนประกอบด้วยคอลัมน์ที่ปล่อยให้ของเหลวหยดลงในขวดก้นกลมด้วยเทอร์โมมิเตอร์ที่ด้านบนของคอลัมน์เพื่อกำหนดอุณหภูมิของไอ
ห้องของเหลวในแนวทแยงเชื่อมต่อกับจุดตามคอลัมน์เศษส่วนใกล้ด้านบนที่ยื่นออกไปจากห้อง สิ่งนี้จะสร้างพื้นที่ผิวที่ไอสามารถควบแน่นและรวบรวมในขวดภายนอก
ผ่านการตั้งค่าการกลั่นจากแผนภาพการกลั่นอย่างง่าย ของเหลวจะเดือดเป็นก๊าซ ควบแน่น กลับเป็นของเหลวและดำเนินการตามขั้นตอนนี้ต่อไปจนกว่าของเหลวที่คุณต้องการกลั่นจะรวมตัวกันที่ภายนอก กระติกน้ำ เครื่องมือทำงานโดยการให้ความร้อนกับของเหลวที่สะสมอยู่ในขวด โดยที่คอลัมน์เศษส่วนจะบอกคุณถึงความดันไอของรูปก๊าซของของผสมของเหลว
เทอร์โมมิเตอร์ที่ด้านบนควรอ่านค่าจุดเดือดของของเหลว กระติกน้ำภายนอกช่วยให้ของเหลวสะสมที่คุณต้องการกลั่นและยังทำหน้าที่เป็นช่องระบายอากาศเพื่อไม่ให้อุปกรณ์แตกเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป
ควบคุมอุณหภูมิอย่างระมัดระวังโดยเพิ่มการสัมผัสระหว่างของเหลวที่หยดกลับเข้าไปในขวดก้นกลมและไอที่ลอยผ่านคอลัมน์เศษส่วนให้มากที่สุด บางครั้งคอลัมน์เศษส่วนมีลูกปัดแก้วหรือระดับที่ยื่นออกมาจากด้านในเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัส ติดตามอุณหภูมิโดยใช้เทอร์โมมิเตอร์เพื่อหาอุณหภูมิที่สิ่งนี้เกิดขึ้น คุณควรจบลงด้วยแรงดันไอของของเหลวในส่วนผสม
การตั้งค่าอุปกรณ์ช่วยรับประกันว่าแรงดันไอของสารประกอบที่มีจุดเดือดต่ำกว่าในส่วนผสมนั้นมากกว่าแรงดันไอของสารที่มีจุดเดือดสูงกว่า นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณกำหนดจุดเดือดเป็นอุณหภูมิที่ความดันไอเท่ากับความดันบรรยากาศสำหรับของเหลวในภาชนะเปิด นี่คืออุณหภูมิต่ำสุดที่ของเหลวของของผสมหรือสารประกอบเดือดเป็นก๊าซ วิธีการกลั่นแบบเศษส่วนเหล่านี้ทำให้มีประโยชน์ในการตั้งค่าทางอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตสารประกอบเคมี
กราฟการกลั่นอย่างง่าย
คุณยังสามารถใช้เศษส่วนของแก๊สที่กลั่นเป็นเศษส่วนโมลเพื่อวาดกราฟของอุณหภูมิของ ของเหลว ส่วนผสมของไอของเหลวและไอเองเพื่อกำหนดจุดเดือดของส่วนประกอบสองส่วนหรือมากกว่าของ สารประกอบ การตั้งค่าอุปกรณ์กลั่นจำนวนมากจะวัดอุณหภูมิโดยอัตโนมัติตลอดการให้ความร้อนของการทดลอง ข้อมูลนี้สามารถให้ชุดจุดข้อมูลอย่างต่อเนื่องในช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งสร้างกราฟได้ง่ายๆ โดยใช้ Excel หรือซอฟต์แวร์อื่นๆ
เส้นโค้งบอกคุณสิ่งนี้เพราะเมื่อไอร้อนขึ้นและผ่านคอลัมน์เศษส่วน มันควรแยกเป็นสองส่วนผสมของของเหลวและก๊าซที่แยกจากกัน โดยการบันทึกอุณหภูมิตลอดกระบวนการกลั่น คุณจะสามารถทราบได้ว่าจริงๆ แล้วสารประกอบนั้นมีพื้นฐานมาจากจุดเดือด
หรือคุณสามารถใช้กระบวนการเดียวกันนี้เพื่อกำหนดจุดเดือดของสารประกอบที่ทราบได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้มีจำกัด โดยอุณหภูมิที่คุณสามารถทำได้จากแหล่งความร้อนที่ส่งผลต่อขวดก้นกลม
ปริมาณเทียบกับอุณหภูมิ
กราฟการกลั่นอย่างง่ายควรแสดงกราฟการกลั่นของปริมาตรกับอุณหภูมิของส่วนผสมด้วย จุดที่อุณหภูมิของก๊าซทั้งสองหรือทั้งหมดตัดกันหาจุดเดือดของแต่ละองค์ประกอบของ each แก๊ส. กราฟองค์ประกอบนี้ช่วยให้คุณทราบการตั้งค่าอุปกรณ์และอุณหภูมิที่เหมาะสมเพื่อแยกส่วนผสมของก๊าซหรือของเหลว คุณสามารถทดลองกับคอลัมน์เศษส่วนประเภทต่างๆ เพื่อหาว่าคอลัมน์ใดให้แนวคิดที่ชัดเจนที่สุดเกี่ยวกับจุดเดือดขององค์ประกอบ
กราฟการกลั่นอย่างง่ายเป็นไปตามทฤษฎีการกลั่นอย่างง่ายการกลั่นอย่างง่ายหมายความว่าแก๊สควบแน่นเป็นของเหลวหนึ่งครั้ง ดังนั้นคุณต้องดำเนินการกับของเหลวหรือก๊าซที่มีจุดเดือดห่างจากกันมากพอที่จะแยกแยะได้
การใช้การควบแน่นหลายขั้นตอนเรียกว่าการกลั่นแบบเศษส่วนและในกรณีนี้ คุณจะใช้กราฟการกลั่นแบบเศษส่วนของปริมาตรเทียบกับ อุณหภูมิ. คุณสามารถอนุมานเพื่อหาการตั้งค่าทางทฤษฎีสำหรับของเหลวและของผสมอื่นๆ ได้เพราะมีลูกปัดหรือจานมากขึ้น ในการตั้งค่าควรปรับปรุงวิธีการแยกตามหลักวิชาในขณะที่เพิ่มเวลาที่ใช้ในการแยกส่วนผสม
ทฤษฎีการกลั่นอย่างง่าย
สารผสมที่กลั่นผ่านการทดลองไม่ได้ผลิตตัวอย่างที่บริสุทธิ์ แต่ส่งผลให้เกิดสิ่งเจือปนในสารผสมต่างๆ ที่คุณวัด ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้สมการเพื่ออธิบายผลการทดลองจากการกลั่นและจากการคาดคะเนตามข้อมูลที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับองค์ประกอบของก๊าซและของเหลว กฎของราอูลท์และกฎของดาลตันให้วิธีการวัดสัดส่วนของทฤษฎีการกลั่นอย่างง่ายเหล่านี้แก่คุณ
องค์ประกอบที่แม่นยำของไอนั้นที่สลับระหว่างการเดือดและการควบแน่นมีดังนี้กฎของราอูลท์ซึ่งระบุว่าความดันไอของสารประกอบลดลงเมื่ออยู่ในสารละลายและสามารถสัมพันธ์กับองค์ประกอบของฟันกรามได้ สมการ
P_A=P_A^o\times\chi_A
บอกคุณว่าความดันบางส่วนของส่วนประกอบ Aพีอาผลิตขึ้นเป็นเปอร์เซ็นต์ของส่วนประกอบพีoอา และเศษโมลของ A "chi"χอา.
ความดันบางส่วนคือความดันที่ก๊าซที่เป็นส่วนประกอบของของผสมจะมีหากมีปริมาตรทั้งหมดของส่วนผสมนั้นที่อุณหภูมิเดียวกัน วิธีนี้ช่วยให้คุณกำหนดได้ว่าควรมีก๊าซมากน้อยเพียงใดหากคุณทราบเศษส่วนโมลก่อนถึงมือ
คุณสามารถใช้กฎของดาลตันซึ่งระบุว่าความดันรวมของส่วนผสมของก๊าซเท่ากับผลรวมของแรงดันบางส่วนที่ประกอบขึ้น ทฤษฎีที่ว่าอนุภาคของก๊าซเคลื่อนที่และโต้ตอบกันอย่างไรอธิบายเรื่องนี้
คุณสามารถอธิบายความดันไอของสารประกอบโดยใช้อุณหภูมิของสารละลายและจุดเดือดของสารประกอบเพราะเมื่อ อุณหภูมิเพิ่มขึ้น โมเลกุลของก๊าซจะมีพลังงานจลน์มากพอที่จะชนกันในทิศทางที่เหมาะสมเพื่อให้ ปฏิกิริยาเกิดขึ้น พวกเขาต้องการสิ่งนี้เพื่อเอาชนะแรงระหว่างโมเลกุลที่จะยึดอนุภาคไว้ด้วยกันในสถานะของเหลว
การกลั่นในอุตสาหกรรม
นอกเหนือจากการวิจัยเกี่ยวกับจุดเดือดและคุณสมบัติของก๊าซของสารประกอบแล้ว การกลั่นยังพบว่ามีประโยชน์ในการใช้งานหลายอย่างในอุตสาหกรรม ใช้ในการศึกษาและสร้างปฏิกิริยาระหว่างน้ำมัน น้ำ และส่วนประกอบอื่นๆ เช่น มีเทนที่ใช้ในเชื้อเพลิง นักวิทยาศาสตร์ด้านอาหารและผู้ผลิตอาหารสามารถใช้ทำสุรา เบียร์ และไวน์ประเภทต่างๆ ได้ เทคนิคการกลั่นพบการใช้งานจริงในอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง ยารักษาโรค และวิธีการผลิตสารเคมีอื่นๆ
เทคนิคนี้ยังใช้ในหลอดไฟเพื่อป้องกันไม่ให้ไส้หลอดทังสเตนเสียหายและทำให้หลอดไฟเรืองแสง พวกเขาทำเช่นนี้โดยแยกอากาศเพื่อผลิตก๊าซที่จำเป็นในการผลิตหลอดไฟ วิธีการกลั่นเหล่านี้เป็นไปตามทฤษฎีและวิธีทดลองสำหรับการแยกสาร