Ο απόσταξη είναι μια μέθοδος διαχωρισμού ομοιογενών μιγμάτων, όταν δηλαδή τα συστατικά βρίσκονται σε μία φάση.
Υπάρχουν δύο είδη απόσταξης. Η απλή απόσταξη χρησιμοποιείται στον διαχωρισμό στερεού-υγρού και η κλασματική απόσταξη σε ένα μείγμα υγρών που είναι αναμίξιμα μεταξύ τους.
Για να μπορέσετε να απομονώσετε ένα συγκεκριμένο συστατικό ενός μείγματος είναι απαραίτητο να τροποποιήσετε μια μεταβλητή. Στην περίπτωση της απόσταξης, ο διαχωρισμός γίνεται με αλλαγή της θερμοκρασίας έτσι ώστε το συστατικό που ενδιαφέρει να αλλάξει τη φυσική του κατάσταση.
Η ιδιότητα των ουσιών που χρησιμοποιούνται σε αυτή τη διαδικασία είναι η σημείο βρασμού, δηλαδή θερμοκρασία στην οποία συμβαίνει η αλλαγή από υγρό σε αέριο.
διαδικασία απόσταξης
Η διαδικασία απόσταξης συνίσταται στην παροχή θερμότητας σε ένα μείγμα έως ότου επιτευχθεί το σημείο βρασμού του συστατικού που μας ενδιαφέρει και αυτό μετατραπεί σε αέρια κατάσταση, διαχωρίζοντας τον εαυτό του από τα άλλα.
Μετά από αυτό, το αέριο περνά μέσα από μια στήλη ψύξης, όπου η θερμότητα θα αφαιρεθεί από την ουσία μέχρι να φτάσει στο σημείο τήξεώς της και, έτσι, να επιστρέψει σε υγρή κατάσταση. Αυτό το υλικό κατευθύνεται σε άλλο δοχείο.
απλή απόσταξη
Για να διαχωριστεί ένα ομοιογενές μείγμα από στερεό διαλυμένο σε υγρό χρησιμοποιείται απλή απόσταξη.
Στην παρακάτω εικόνα μπορούμε να δούμε τον βασικό εξοπλισμό για τη διαδικασία διαχωρισμού.
Είναι αυτοί:
- Φιάλη απόσταξης (1), η οποία περιέχει το μείγμα.
- Προθερμαντική κουβέρτα (2), η οποία παρέχει θερμότητα στο μείγμα.
- Θερμόμετρο (3), για παρακολούθηση της αλλαγής θερμοκρασίας.
- Συμπυκνωτής (4), για την ψύξη του εξατμισμένου συστατικού και
- Ποτήρι ζέσεως (5), για τη συλλογή του διαχωρισμένου συστατικού σε υγρή κατάσταση.
Αυτή η διαδικασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί, για παράδειγμα, για τον διαχωρισμό του χλωριούχου νατρίου (NaCl), γνωστό ως επιτραπέζιο αλάτι, και του νερού. Το αλάτι έχει σημείο βρασμού 1465 °C και διαλύεται στο νερό για να σχηματίσει ένα ομοιογενές μείγμα.
Καθώς το νερό έχει σημείο βρασμού 100 ºC, αλλάζει εύκολα σε αέρια κατάσταση και διαχωρίζεται από το μείγμα, ενώ το αλάτι κρυσταλλώνεται και παραμένει σε στερεή κατάσταση στο δοχείο.
Οι υδρατμοί εξέρχονται από την κορυφή της φιάλης απόσταξης και διέρχονται από έναν συμπυκνωτή. Στους τοίχους αυτού του εξοπλισμού κυκλοφορεί κρύο ή κρύο νερό. Η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ των υγρών αναγκάζει το διαχωρισμένο συστατικό του μείγματος να χάσει θερμότητα και να επιστρέψει σε υγρή κατάσταση για να συλλεχθεί σε άλλο δοχείο. Αυτό το υγρό ονομάζεται απόσταγμα.
κλασματική απόσταξη
Για να διαχωριστεί ένα ομοιογενές μείγμα από υγρά αναμίξιμα μεταξύ τους και με μεγάλη διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών βρασμού, χρησιμοποιείται κλασματική απόσταξη.
Αυτή η μέθοδος κλασματοποιείται επειδή τα συστατικά διαχωρίζονται από το μείγμα αύξουσα σειρά σημείου βρασμού, δηλαδή ξεκινώντας από το χαμηλότερο μέχρι αυτό που απαιτεί την υψηλότερη θερμοκρασία για να αλλάξει η φάση.
Στην παρακάτω εικόνα, υπάρχει ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε για την εκτέλεση της μεθόδου.
Όπως και στην απλή απόσταξη, χρησιμοποιείται φιάλη απόσταξης (1), θερμαντική κουβέρτα (2), θερμόμετρο (4), συμπυκνωτής (5) και ποτήρι ζέσεως (6). Ωστόσο, το στήλη απόσταξης ή κλασματοποίησης (3) είναι ο εξοπλισμός που επιτρέπει τον διαχωρισμό ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Η στήλη απόσταξης έχει μια σειρά από εμπόδια μέσα της για να αποτρέψει την ταυτόχρονη εξάτμιση όλων των συστατικών του μείγματος.
Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται ευρέως για τον διαχωρισμό κλασμάτων πετρελαίου, το οποίο είναι ένα μείγμα υδρογονανθράκων. Μερικά από τα συστατικά του πετρελαίου και τα αντίστοιχα σημεία βρασμού τους (PE) είναι: βουτάνιο (PE 20 ºC), βενζίνη (PE 150 ºC) και κηροζίνη (PE 300 ºC).
Μέσω της κλασματικής απόσταξης, το βουτάνιο είναι το πρώτο συστατικό που διαχωρίζεται, καθώς έχει το χαμηλότερο σημείο βρασμού, μετά η βενζίνη, με ενδιάμεσο σημείο βρασμού και τέλος η κηροζίνη.
Εφαρμογές Απόσταξης
Η απόσταξη χρησιμοποιείται ευρέως στις βιομηχανίες, καθώς πολλά μείγματα υποβάλλονται σε αυτή τη διαδικασία. Οινοπνευματώδη ποτά όπως ουίσκι, κονιάκ και βότκα παρασκευάζονται με τη μέθοδο.
Η πετροχημική βιομηχανία χρησιμοποιεί κλασματική απόσταξη για τη διύλιση του πετρελαίου. Οι πύργοι απόσταξης είναι μεγάλες κατασκευές που κατασκευάζονται για να διαχωρίζουν τα κλάσματα αυτού του ορυκτού καυσίμου.
Ασκήσεις απόσταξης
ερώτηση 1
Η απόσταξη είναι μια μέθοδος διαχωρισμού που βασίζεται σε ιδιότητες.
η χημεία
β) Φυσική
γ) Βιολογικά
δ) Γενικά του θέματος
Εναλλακτικά: β) Φυσική.
Το σημείο βρασμού είναι μια συγκεκριμένη φυσική ιδιότητα της ύλης, καθώς είναι εγγενής σε μια δεδομένη ουσία. Είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα υλικό αλλάζει από υγρή σε αέρια κατάσταση, δηλαδή υφίσταται εξάτμιση.
Ερώτηση 2
Αυτά είναι παραδείγματα μειγμάτων που διαχωρίζονται με απόσταξη, ΕΚΤΟΣ
α) νερό + ακετόνη
β) άλμη
γ) νερό + λάδι
δ) θαλασσινό νερό
Σωστή εναλλακτική: γ) νερό + λάδι.
Το νερό και το λάδι είναι μη αναμίξιμες ουσίες. Σε αυτή την περίπτωση, η μέθοδος μετάγγισης χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των συστατικών του μείγματος. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στη διαφορά πυκνότητας.
Η άλμη (νερό + αλάτι) και το θαλασσινό νερό, που έχει και διαλυμένα άλατα, διαχωρίζονται με απλή απόσταξη. Για το νερό και την ακετόνη, χρησιμοποιείται κλασματική απόσταξη.
ερώτηση 3
(UFRGS) Ένα διφασικό ετερογενές σύστημα σχηματίζεται από τρία διαφορετικά υγρά Α, Β και Γ. Είναι γνωστό ότι:
Τα Α και Β αναμειγνύονται μεταξύ τους.
Το C δεν αναμιγνύεται με το Α και με το Β.
Το Α είναι πιο πτητικό από το Β.
Με βάση αυτές τις πληροφορίες, οι καταλληλότερες μέθοδοι διαχωρισμού των τριών υγρών είναι:
α) φυγοκέντρηση και απόχυση.
β) μετάγγιση και κλασματική τήξη.
γ) διήθηση και φυγοκέντρηση.
δ) διήθηση και κλασματική απόσταξη.
ε) μετάγγιση και κλασματική απόσταξη.
Σωστή εναλλακτική: ε) μετάγγιση και κλασματική απόσταξη.
Το ετερογενές σύστημα της ερώτησης έχει δύο φάσεις:
Φάση 1: υγρά Α και Β, τα οποία αναμειγνύονται μεταξύ τους
Φάση 2: υγρό Γ, το οποίο δεν αναμιγνύεται με τα άλλα συστατικά
Επομένως, λόγω της διαφοράς στην πυκνότητα, η φάση 1 διαχωρίζεται από τη φάση 2 χρησιμοποιώντας τη μέθοδο απόχυσης. Λόγω της διαφοράς στη θερμοκρασία βρασμού, καθώς το Α είναι πιο πτητικό από το Β, δηλαδή τείνει να περνά εύκολα στην αέρια κατάσταση, χρησιμοποιείται κλασματική απόσταξη.
Αποκτήστε περισσότερες γνώσεις με τα περιεχόμενα:
- Απλή και κλασματική απόσταξη
- Διαχωρισμός μειγμάτων
- Ασκήσεις για τον διαχωρισμό των μειγμάτων
