Ο κλασματική απόσταξη είναι μια διαδικασία που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό ομοιογενών μιγμάτων που σχηματίζονται από τουλάχιστον δύο αναμίξιμα υγρά. Ο διαχωρισμός με αυτή τη μέθοδο βασίζεται στα διαφορετικά σημεία βρασμού των συστατικών του μείγματος.
Αυτός ο τύπος διαχωρισμού εφαρμόζεται γενικά σε μείγματα που έχουν συστατικά με διαφορά σημείου βρασμού περίπου 25 °C.
Η κύρια συσκευή για τη διαδικασία είναι η στήλη κλασματοποίησης, που ονομάζεται επίσης στήλη απόσταξης, η οποία έχει μια σειρά από εμπόδια στο εσωτερικό για να αποτρέψει την ταυτόχρονη εξάτμιση όλων των συστατικών του μείγματος.
Βασικά, το μείγμα θερμαίνεται σε μια φιάλη απόσταξης μέχρι να αλλάξει η φυσική κατάσταση του συστατικού με το χαμηλότερο σημείο βρασμού. Στη συνέχεια, ο ατμός περνά μέσα από μια κλασματική στήλη, η οποία διαχωρίζει τα κλάσματα, και μετά ο συμπυκνωτής κάνει την ουσία να επιστρέψει στην υγρή κατάσταση έτσι ώστε να κατευθυνθεί στο δοχείο συλλογής.
Η κλασματική απόσταξη χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανίες και εργαστήρια, έχοντας μεγάλη εμπορική σημασία. Παραδείγματα εφαρμογών είναι: καθαρισμός νερού, διαχωρισμός πετρελαϊκών συστατικών και διαχωρισμός υγροποιημένου αέρα.
Το πετρέλαιο, για παράδειγμα, είναι ένα μείγμα υδρογονανθράκων, όπως το βουτάνιο (PE 20 °C), η βενζίνη (PE 150 °C) και η κηροζίνη (PE 300 °C). Επομένως, η σειρά διαχωρισμού των συστατικών στην κλασματική απόσταξη από το χαμηλότερο προς το υψηλότερο σημείο βρασμού είναι: βουτάνιο, βενζίνη και κηροζίνη.
Εξοπλισμός κλασματικής απόσταξης
Στην κλασματική απόσταξη, χρησιμοποιείται ένα σύστημα που αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:
- Φιάλη απόσταξης (1), η οποία περιέχει το μείγμα.
- Θερμαντική κουβέρτα (2), η οποία παρέχει θερμότητα στο μείγμα.
- Στήλη απόσταξης (3), που επιτρέπει τον διαχωρισμό ανάλογα με τη θερμοκρασία.
- Θερμόμετρο (4), για παρακολούθηση της αλλαγής θερμοκρασίας.
- Συμπυκνωτής (5), για την ψύξη του εξατμισμένου συστατικού.
- Ποτήρι ζέσεως (6), για τη συλλογή του διαχωρισμένου συστατικού σε υγρή κατάσταση.
Διαδικασία διαχωρισμού σε κλασματική απόσταξη
Αρχικά, το μείγμα τοποθετείται στη φιάλη απόσταξης μαζί με τους κόκκους κατά της σύγκρουσης για να αποφευχθεί η ταχεία εξάτμιση.
Η κλασματοποιημένη στήλη συνδέεται με τη φιάλη απόσταξης. Καθώς το μείγμα θερμαίνεται, ατμός ανεβαίνει στη στήλη, το εσωτερικό της οποίας είναι επενδεδυμένο με «εμπόδια», συνήθως από γυάλινες ή πορσελάνινες χάντρες.
Η επαφή του ρευστού μέσα στη στήλη προκαλεί τις ουσίες του μείγματος να χάνουν θερμότητα όταν περνούν από τον εξοπλισμό και μόνο το συστατικό με το χαμηλότερο σημείο βρασμού πηγαίνει στην κορυφή της στήλης.
Ο ατμός που φτάνει στον συμπυκνωτή στη συνέχεια ψύχεται μέχρι να ρευστοποιηθεί, δηλαδή να επιστρέψει στην υγρή κατάσταση και να συλλεχθεί στη φιάλη υποδοχής.
Διαβάστε επίσης: Τι είναι η απόσταξη;
Κλασματική απόσταξη πετρελαίου
Το λάδι είναι ένα σύνθετο μείγμα οργανικών ενώσεων και τα διάφορα συστατικά που διαχωρίζονται στη διαδικασία απόσταξης ονομάζονται κλάσματα. Τα κλάσματα του πετρελαίου σχηματίζονται από υδρογονάνθρακες, όπως η βενζίνη, το ντίζελ, η κηροζίνη και η πίσσα.
Τα κλάσματα διαχωρίζονται στο πύργος απόσταξης, μια ατσάλινη στήλη γεμάτη με δίσκους που έχουν «εμπόδια» για το πέρασμα του λαδιού.
Αρχικά, το λάδι θερμαίνεται σε έναν κλίβανο και το θερμαινόμενο μείγμα τροφοδοτείται στον πυθμένα ενός πύργου απόσταξης. Η θερμοκρασία του πύργου είναι υψηλότερη στο κάτω μέρος και χαμηλότερη στην κορυφή για να αποτρέψει την εξάτμιση των βαρύτερων κλασμάτων με τα ελαφρύτερα εξαρτήματα.
Οι υδρογονάνθρακες μεγαλύτερης αλυσίδας άνθρακα συμπυκνώνονται και αφαιρούνται στο κάτω μέρος του πύργου. Αυτά τα κλάσματα είναι σκούρα, παχύρρευστα και πιο δύσκολο να εξατμιστούν. Οι μονής αλυσίδας, από την άλλη, έχουν χαμηλότερα σημεία βρασμού και, επομένως, συμπυκνώνονται σε θερμοκρασίες πιο κοντά στην κορυφή του πύργου, όπου συλλέγονται.
μάθετε περισσότερα για διύλιση πετρελαίου.
Διαφορά μεταξύ απλής και κλασματικής απόσταξης
Απλή απόσταξη εφαρμόζεται όταν θέλουμε να διαχωρίσουμε ένα στερεό διαλυμένο σε υγρό. Για αυτό, θερμαίνουμε το μείγμα μέχρι να εξατμιστεί ο διαλύτης. Αυτή η διαδικασία είναι ταχύτερη και απαιτεί λιγότερη ενέργεια από την κλασματική απόσταξη.
Ένα παράδειγμα μείγματος που μπορεί να διαχωριστεί με απλή απόσταξη είναι το νερό και το αλάτι. Το νερό, που έχει σημείο βρασμού πολύ χαμηλότερο από το επιτραπέζιο αλάτι, εξατμίζεται όταν το μείγμα θερμαίνεται και, αφού περάσει από συμπυκνωτή, συλλέγεται σε άλλο δοχείο.
Η κλασματική απόσταξη εφαρμόζεται στον διαχωρισμό υγρών που είναι αναμίξιμα μεταξύ τους, όπως το νερό και η ακετόνη.
Αποκτήστε περισσότερες γνώσεις με τα περιεχόμενα:
- Απλή και κλασματική απόσταξη
- Διαχωρισμός μίγματος
- Ασκήσεις διαχωρισμού μείγματος
Βιβλιογραφικές αναφορές
ΜΠΡΑΟΥΝ, Τ. ΜΕΓΑΛΟ.; LEMAY JR., H. ΚΑΙ.; ΜΠΟΥΡΣΤΕΝ, Β. ΚΑΙ.; ΜΠΕΡΤΖ, Τζ. R. Η χημεία η βασική επιστήμη. 9η έκδ. Pearson Prentice Hall do Brasil, 2008.
USBERCO, J.; ΣΑΛΒΑΔΟΡ, Ε. Γενική χημεία. 12η έκδ. Σάο Πάολο: Saraiva, 2006.
RUSSELL J ΣΙ. Γενική χημεία. τόμ. 1. Μακρόν, 1996.
- Απόσταξη
- Απλή και Κλασματική Απόσταξη
- διύλιση πετρελαίου
- Ασκήσεις διαχωρισμού μείγματος
- Διαχωρισμός Μιγμάτων
- Υλικά που χρησιμοποιούνται στο εργαστήριο Χημείας
- εργαστηριακά γυάλινα σκεύη
- Ασκήσεις Οργανικής Χημείας με Απαντήσεις
