Як скласти криву дистиляції

Коли ви зброджуєте фрукти для виготовлення алкоголю, ви можете переганяти рідку суміш, щоб виділити її частини. Цей метод дистиляції використовує різні склади, що утворюють рідину в такому процесі, як бродіння. Хіміки широко використовують ці процеси для очищення розчинників та інших продуктів рідких реакцій, включаючи розділення компонентів сирої нафти.

Графіки дистиляції показують величини, виміряні за допомогою дистиляційних експериментів, що відокремлюють складові рідин. Ці експерименти використовуютьфракційні дистиляційні колонищо складається з колонки, яка дозволяє рідині капати в круглодонну колбу з термометром у верхній частині колони для визначення температури пари.

Діагональ рідинної камери з’єднується з точкою вздовж дробової колони біля вершини, що віддаляється від камери. Це створює поверхню, на якій пара може конденсуватися і збиратися у зовнішній колбі.

Завдяки установці перегонки з простої діаграми перегонки рідина википає в газ, конденсується назад у рідину і продовжує цей процес, поки рідина, яку ви хочете перегнати, не збирається у зовнішній колба. Апарат працює, нагріваючи рідину, яка збирається в колбі, таким чином, що фракційна колонка повідомляє про тиск пари газової форми рідкої суміші.

Термометр у верхній частині повинен показувати температуру кипіння рідини. Зовнішня колба дозволяє рідини збиратися, яку ви хочете перегнати, а також служить вентиляційним отвором, щоб апарат не зламався при перегріванні.

Дуже обережно контролюйте температуру, максимізуючи контакт між рідиною, яка капає назад у круглодонну колбу, і парою, яка піднімається через фракційну колону. Іноді фракційна колона має скляні намистини або рівні, що стирчать з внутрішніх сторін, щоб максимізувати площу поверхні контакту. Відстежуйте температуру за допомогою термометра, щоб з’ясувати температуру, при якій це відбувається. Ви повинні закінчити тиском пари рідин у суміші.

Установка апаратури гарантує, що тиск пари сполуки з нижчою температурою кипіння в суміші перевищує тиск пари тієї, що має вищу температуру кипіння. Це також дозволяє визначити температуру кипіння як температуру, при якій тиск пари дорівнює атмосферному тиску для рідини у відкритому контейнері. Це найнижча температура, при якій рідка форма суміші або сполуки википає в газ. Ці методи фракційної перегонки роблять їх корисними в промислових умовах для виробництва хімічних сполук.

Ви також можете використовувати фракцію газу, що переганяється, як мольну частку, щоб побудувати графік температури рідини, суміші рідини і пари та самої пари для визначення температури кипіння двох або більше компонентів з'єднання. Багато установок для дистиляції автоматично вимірюють температуру протягом нагрівання експерименту. Це може дати вам безперервний набір точок даних з плином часу, які можна легко відобразити за допомогою Excel або іншого програмного забезпечення.

Крива говорить вам про це, оскільки, нагріваючись і проходячи через фракційну колону, пара повинна розділятися на дві окремі суміші рідин та газів. Реєструючи температуру протягом усього процесу дистиляції, ви можете з’ясувати, що насправді складають сполуки на основі точки кипіння.

Або ви можете використовувати той самий процес для визначення температури кипіння відомої сполуки. Однак процес обмежений температурами, яких можна досягти за допомогою джерела тепла, що впливає на круглодонну колбу.

Простий графік дистиляції повинен відображати графік дистиляції об’єму в залежності від температури суміші з точки, в яких температура обох або всіх газів перетинаються, знаходять точку кипіння кожного компонента газ. Ця крива складу дозволяє з’ясувати відповідні налаштування апарату та температуру для розділення газової або рідкої суміші. Ви можете експериментувати з різними типами дробових колон, щоб з’ясувати, яка з них дає вам найбільш чітке уявлення про температуру кипіння для складових.

Простий графік дистиляції відповідає простій теорії дистиляції.Проста дистиляціяозначає, що газ один раз конденсується в рідину, тому вам потрібно проводити його на рідинах або газах, які мають точки кипіння досить далеко одна від одної, щоб їх розпізнати.

Використовується кілька етапів конденсаціїфракційна дистиляція, і, в цьому випадку, ви б використали графік дробової дистиляції об’єму проти температури. Ви можете екстраполювати, щоб з’ясувати теоретичні установки для інших рідин та сумішей, оскільки вони мають більше кульки або пластин в установці теоретично слід вдосконалити метод розділення, одночасно збільшуючи час, необхідний для відділення суміші.

Суміші, які дистилюються в результаті експериментів, не дають чистих зразків, але призводять до домішок у різних сумішах, які ви вимірюєте. Це означає, що ви можете використовувати рівняння для пояснення експериментальних результатів дистиляції, а також прогнозів на основі раніше встановлених даних про склад газів і рідин. Закон Рауля і закон Далтона дають вам способи вимірювання цих пропорцій простої теорії дистиляції.

Точний склад пари, яка перемикається між кип’ятінням та конденсацією, випливає даліЗакон Рауля, де сказано, що тиск пари сполуки зменшується, коли вона знаходиться в розчині, і це може бути пов’язано з молярним складом. Рівняння

говорить вам, що парціальний тиск певної складової АP_Aвиробляється на відсоток компонентаP​^o_A і мольна частка А "чі"χ​_A.

Парціальний тиск - це тиск, який мав би складовий газ суміші, якби він мав весь об’єм цієї суміші при однаковій температурі. Це дозволяє визначити, скільки газу має бути, якщо ви знаєте молеву частку заздалегідь.

Тоді можна, використовуватиЗакон Дальтонав якому зазначається, що загальний тиск газової суміші дорівнює сумі парціальних тисків, з яких вона складається. Теорія того, як частинки газу рухаються і взаємодіють одна з одною, пояснює це.

Ви можете описати тиск пари сполуки, використовуючи температуру розчину і температуру кипіння сполуки, оскільки, коли З підвищенням температури більша частина молекул газу матиме достатньо кінетичної енергії для удару один про одного у відповідній орієнтації реакція. Це їм потрібно для подолання міжмолекулярних сил, які б утримували частинки разом у рідкій фазі.

На додаток до досліджень температури кипіння та газоподібних властивостей сполук, дистиляція виявляється корисною для багатьох галузей промисловості. Він використовується для вивчення та формування реакцій між нафтою, водою та іншими компонентами, такими як метан, які використовуються у паливі. Харчові вчені та виробники можуть використовувати його для виготовлення спиртних напоїв, пива та різних видів вина. Техніка дистиляції знайшла практичне застосування у галузях косметики, фармацевтичних препаратів та інших хімічних методів виробництва.

Ця техніка використовується навіть у лампочках, щоб запобігти пошкодженню вольфрамової нитки та забезпечити світіння в лампочках. Вони роблять це шляхом відділення повітря для отримання газів, необхідних для виробництва лампочок. Ці методи дистиляції слідують теорії та експериментальним методам розділення.