ENKEL DESTILLATION: PROCES OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

Den enkle destillation er en proces, hvor damperne produceret fra en væske bringes direkte til en kondensator, hvor lav temperatur damp og kondensation.

Det bruges til at adskille en flygtig komponent fra de ikke-flygtige komponenter, der findes i en væske. Det bruges også til adskillelse af to væsker, der er til stede i en opløsning med meget forskellige kogepunkter.

Grundlæggende opsætning af en simpel destillation. Kilde: Pixabay

Enkel destillation er ikke en effektiv metode til adskillelse af to flygtige væsker, der er til stede i en opløsning. Når temperaturen på den stiger ved at tilføre varme, stiger molekylernes kinetiske energi også, hvilket gør det muligt for dem at overvinde samhørighedskraften mellem dem.

Flygtige væsker begynder at koge, når deres damptryk er lig med det ydre tryk, der udøves på overfladen af ​​opløsningen. Begge væsker bidrager til sammensætningen af ​​den dannede damp, hvor tilstedeværelsen af ​​den mere flygtige væske er større; det vil sige den med det laveste kogepunkt.

Derfor udgør den mere flygtige væske det meste af det dannede destillat. Processen gentages, indtil en ønsket renhed eller den højest mulige koncentration er nået.

Enkel destillationsproces

Ved simpel destillation øges temperaturen på en opløsning, indtil den koger. I det øjeblik sker overgangen mellem væske til gasformige tilstande. Dette observeres, når en konstant bobling begynder i opløsningen.

Udstyr

Udstyret til enkel destillation består normalt af en brænder eller et varmetæppe (se billede); en rund ildfast glasskolbe med en jordet glasmund for at tillade dens kobling; og nogle glasperler (nogle bruger en træpind) for at reducere størrelsen på de dannede bobler.

Glasperlerne tjener som bobledannende kerner, der tillader væsken at koge langsomt og undgå overophedning, der resulterer i dannelsen af ​​en slags kæmpebobler; endda i stand til at udvise en masse væske ud af destillationskolben.

Fastgjort til kolbenes munding er en ildfast glasadapter med tre mundinger, der er lavet af malet glas. Den ene hals er fastgjort til destillationskolben, en anden hals er fastgjort til kondensatoren, og den tredje hals lukkes ved hjælp af en gummiprop.

På billedet mangler holderen denne adapter; og i stedet placeres termometeret og et direkte stik til kondensatoren gennem den samme gummiprop.

Kondensator

Kondensatoren er en enhed, der er designet til at udføre den funktion, dets navn angiver: at kondensere dampen, der bevæger sig gennem den. Gennem sin øverste mund er det koblet til adapteren, og gennem sin nedre mund er det forbundet til en ballon, hvor destillationsprodukterne opsamles.

I tilfælde af billedet bruger de (selvom det ikke altid er korrekt) en gradueret cylinder til at måle det destillerede volumen på én gang.

Vandet, der cirkulerer gennem kondensatorens ydre kappe, kommer ind gennem dets nedre del og kommer ud gennem den øverste del. Dette sikrer, at kondensatortemperaturen er lav nok til at muliggøre kondensation af de dampe, der er produceret i destillationskolben.

Alle de dele, der udgør destillationsapparatet, fastgøres med klemmer, der er forbundet til en metalunderstøtning.

Et volumen af ​​den opløsning, der skal underkastes destillation, anbringes i den runde kolbe med en passende kapacitet.

Korrekte forbindelser foretages ved hjælp af grafit eller fedt for at sikre effektiv tætning, og opvarmning af opløsningen begynder. Samtidig begynder passage af vand gennem kondensatoren.

Opvarmning

Når destillationsflasken opvarmes, observeres en stigning i temperaturen på termometeret, indtil den når et punkt, hvor temperaturen forbliver konstant. Dette forbliver så, selvom opvarmningen fortsætter; medmindre al flygtig væske er helt fordampet.

Forklaringen på denne opførsel er, at kogepunktet for komponenten med det laveste kogepunkt for væskeblandingen er nået, hvor dens damptryk er lig med det ydre tryk (760 mm Hg).

På dette tidspunkt forbruges al varmeenergi i ændringen fra væsketilstanden til den gasformige tilstand, der involverer udløbet af væskens intermolekylære kohesionskraft. Derfor betyder forsyningen af ​​varme ikke en stigning i temperaturen.

Det flydende produkt fra destillationen opsamles i korrekt mærkede kolber, hvis volumener afhænger af det volumen, der oprindeligt blev anbragt i destillationskolben.

eksempler

Destillation af vand og alkohol

Du har en 50% alkohol i vandopløsning. Når man ved, at alkoholens kogepunkt er 78,4 ° C, og kogepunktet for vand er ca. 100 ° C, kan man da opnå en ren alkohol med et simpelt destillationstrin? Svaret er nej.

Ved at opvarme alkohol-vand-blandingen nås kogepunktet for den mest flygtige væske oprindeligt; i dette tilfælde alkohol. Den dannede damp vil have en højere andel af alkoholen, men der vil også være en høj tilstedeværelse af vand i dampen, da kogepunkterne er ens.

Væsken opsamlet fra destillationen og kondensen vil have en alkoholprocent på mere end 50%. Hvis denne væske udsættes for successive destillationer, kan der opnås en koncentreret alkoholopløsning; men ikke rent, da damperne vil fortsætte med at trække vand til en bestemt sammensætning og danne en såkaldt azeotrop

Det flydende produkt ved gæring af sukker har en alkoholprocent på 10%. Denne koncentration, der kan bringes til 50%, som for whisky, ved simpel destillation.

Flydende-fast adskillelse

En opløsning af et salt i vand består af en væske, der kan flygtes og en ikke-flygtig forbindelse med et højt kogepunkt: salt.

Ved at destillere opløsningen kan der opnås rent vand i kondensvæsken. I mellemtiden, i bunden af ​​destillationskolben, vil saltene sætte sig.

Alkohol og glycerin

Der er en blanding af ethylalkohol med et kogepunkt på 78,4 ºC og glycerin med et kogepunkt på 260 ºC. Når den underkastes simpel destillation, vil den dannede damp have en meget høj procentdel alkohol, tæt på 100%.

Derfor opnås en destilleret væske med en procentdel alkohol svarende til dampens. Dette sker, fordi væskernes kogepunkter er meget forskellige.

Referencer

1. Claude Yoder. (2019). Destillation. Kabelforbundet kemi. Gendannes fra: wiredchemist.com
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8. udgave). CENGAGE Læring.
3. Dragani, Rachelle. (17. maj 2018). Tre eksempler på enkle destillationsblandinger. Sciencing. Gendannes fra: sciencing.com
4. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (2. januar, 2019). Hvad er destillation? Kemi Definition. Gendannes fra: thoughtco.com
5. Dr. Welder. (Sf). Enkel destillation. Gendannes fra: dartmouth.edu
6. Barcelona universitet. (Sf). Destillation. Gendannes fra: ub.edu