ENOSTAVNA DESTILACIJA: POSTOPEK IN PRIMERI - KEMIJA - 2025

Preprosta destilacija je proces, v katerem se hlapi proizvedene iz tekočine v polnem neposredno s kondenzatorjem, pri kateri nizki temperaturi pare in kondenzacije.

Uporablja se za ločevanje hlapnih komponent od nehlapnih sestavin v tekočini. Uporablja se tudi za ločevanje dveh tekočin, ki sta prisotni v raztopini z zelo različnimi vrelišči.

Osnovna namestitev preproste destilacije. Vir: Pixabay

Preprosta destilacija ni učinkovita metoda za ločitev dveh hlapnih tekočin, ki sta prisotni v raztopini. Ko se temperatura zvišuje z dovajanjem toplote, se poveča tudi kinetična energija molekul, kar jim omogoča, da premagajo kohezijsko silo med njimi.

Hlapne tekočine začnejo vreti, ko je njihov parni tlak enak zunanjemu tlaku na površini raztopine. Obe tekočini prispevata k sestavi nastale pare, večja je prisotnost hlapne tekočine; torej tisti z najnižjo vreliščem.

Zato večina hlapne tekočine sestavlja večino tvorjenega destilata. Postopek ponavljamo, dokler ne dosežemo želene čistosti ali najvišje možne koncentracije.

Enostaven postopek destilacije

Pri preprosti destilaciji se temperatura raztopine poveča, dokler ne zavre. V tistem trenutku pride do prehoda med tekočim v plinasto stanje. To opazimo, ko se v raztopini začne nenehno žuborenje.

Oprema

Oprema za enostavno destilacijo je običajno sestavljena iz gorilnika ali grelne odeje (glej sliko); okrogla ognjevarna steklena bučka z ustjem iz mletega stekla, ki omogoča njeno spajanje; in nekaj steklenih kroglic (nekateri uporabljajo leseno palico), da zmanjšajo velikost nastalih mehurčkov.

Steklene kroglice služijo kot jedra, ki tvorijo mehurčke, ki omogočajo, da tekočina počasi vre, pri čemer se izognemo pregrevanju, kar povzroči nastanek neke vrste velikanskih mehurčkov; celo sposobna iztrebiti maso tekočine iz destilacijske bučke.

Na ustje bučke je pritrjen ognjevzdržni stekleni adapter s tremi usti, ki so narejeni iz mletega stekla. En vrat je pritrjen na bučko za destilacijo, drugi vrat je nameščen na kondenzator, tretji vrat pa je zaprt z uporabo gumijastega zamaška.

Na sliki montaža nima tega adapterja; namesto tega sta termometer in neposreden priključek na kondenzator nameščena skozi isti gumijasti zamašek.

Kondenzator

Kondenzator je naprava, ki je zasnovana tako, da izpolni funkcijo, ki jo nakazuje njeno ime: kondenzirati paro, ki se premika skozi njo. Skozi zgornja usta je povezan z adapterjem, skozi spodnja usta pa je povezan z balonom, kjer se zbirajo produkti destilacije.

V primeru slike uporabljajo (čeprav ni vedno pravilno) graduiran valj, da naenkrat izmerijo destilirano prostornino.

Voda, ki kroži po zunanjem plašču kondenzatorja, vstopa vanj skozi spodnji del in skozi zgornji del. To zagotavlja, da je temperatura kondenzatorja dovolj nizka, da omogoča kondenzacijo hlapov, nastalih v destilacijski bučki.

Vsi deli, ki sestavljajo aparat za destilacijo, so pritrjeni s sponkami, povezanimi s kovinsko oporo.

Prostornina raztopine, ki jo je treba destilirati, se da v okroglo bučko s primerno prostornino.

Pravilne povezave se izvedejo z grafitom ali maščobo, da se zagotovi učinkovito tesnjenje in začne segrevanje raztopine. Hkrati se začne prehod vode skozi kondenzator.

Ogrevanje

Ko se bučka za destilacijo segreva, na termometru opazimo zvišanje temperature, dokler ne dosežemo točke, kjer temperatura ostane konstantna. To ostane tako, tudi če se ogrevanje nadaljuje; razen če je vsa hlapna tekočina popolnoma izhlapela.

Razlaga za takšno vedenje je, da je bila dosežena vrelišče komponente z najnižjim vreliščem tekoče zmesi, pri čemer je njen parni tlak enak zunanjemu tlaku (760 mm Hg).

V tem trenutku se vsa toplotna energija porabi v prehodu iz tekočega v plinasto stanje, ki vključuje iztek medmolekulske kohezijske sile tekočine. Zato dobava toplote ne pomeni povečanja temperature.

Tekoči produkt destilacije se zbira v pravilno označenih bučkih, katerih prostornina je odvisna od prostornine, prvotno postavljene v destilacijsko bučko.

Primeri

Destilacija vode in alkohola

Imate 50% alkohol v vodni raztopini. Če veste, da je vrelišče alkohola 78,4 ° C in vrelišče vode približno 100 ° C, ali je mogoče s preprostim korakom destilacije dobiti čisti alkohol? Odgovor je ne.

S segrevanjem alkoholno-vodne mešanice se prvotno doseže vrelišče najbolj hlapne tekočine; v tem primeru alkohol. Nastala para bo imela večji delež alkohola, vendar bo tudi v pari velika prisotnost vode, saj so vrelišča podobna.

Tekočina, zbrana iz destilacije in kondenzacije, bo imela odstotek alkohola večji od 50%. Če se ta tekočina podvrže zaporednim destilacijam, lahko dosežemo koncentrirano raztopino alkohola; vendar ne čisto, saj bodo hlapi še naprej vlekli vodo do določene sestave, kar bo tvorilo azeotrop

Tekoči produkt fermentacije sladkorjev ima delež alkohola 10%. Ta koncentracija, ki jo je mogoče, tako kot pri Whiskeyju, doseči s preprosto destilacijo do 50%.

Odvajanje tekoče-trdne snovi

Raztopina soli v vodi je sestavljena iz tekočine, ki jo je mogoče izhlapevati, in nehlapne spojine z visokim vreliščem: soli.

Z destilacijo raztopine lahko v kondenzacijski tekočini dobimo čisto vodo. Medtem se bodo na dnu bučke za destilacijo usedli soli.

Alkohol in glicerin

Obstaja mešanica etilnega alkohola z vreliščem 78,4 ° C in glicerina z vreliščem 260 ° C. Ko je preprosta destilacija, bo nastala para zelo visok odstotek alkohola, blizu 100%.

Tako bomo dobili destilirano tekočino z odstotkom alkohola, podobno kot pare. To se zgodi, ker so vrelišča tekočin zelo različna.

Reference

1. Claude Yoder. (2019). Destilacija. Žična kemija. Pridobljeno: wiredchemist.com
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
3. Dragani, Rachelle. (17. maj 2018). Trije primeri preprostih destilacijskih mešanic. Sciaching. Pridobljeno: sciaching.com
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. (02. januar 2019). Kaj je destilacija? Definicija kemije. Pridobljeno: misel.com
5. Dr Welder. (sf). Enostavna destilacija. Pridobljeno: dartmouth.edu
6. Univerza v Barceloni. (sf). Destilacija. Pridobljeno: ub.edu