AZ lepárlás egy eljárás homogén keverékek szétválasztására, vagyis amikor a komponensek egyetlen fázisban vannak.
Kétféle desztilláció létezik. Az egyszerű desztillációt szilárd-folyadék elválasztásnál és frakcionált desztillációnál alkalmazzák egymással elegyedő folyadékok keverékében.
Ahhoz, hogy a keverék egy adott komponensét elkülöníthessük, módosítani kell egy változót. Desztilláció esetén az elválasztás úgy történik, hogy a hőmérsékletet úgy változtatjuk, hogy a kérdéses komponens fizikai állapotát megváltoztassa.
Az eljárás során felhasznált anyagok tulajdonsága az forráspont, vagyis az a hőmérséklet, amelyen a folyadékból gázzá történő átalakulás megtörténik.
desztillációs folyamat
A desztillációs folyamat abból áll, hogy a keveréket hővel látják el addig, amíg a kérdéses komponens el nem éri a forráspontot, és gáz halmazállapotúvá válik, elválik a többitől.
Ezt követően a gáz egy hűtőoszlopon halad át, ahol az anyagból hő távozik, amíg el nem éri az olvadáspontját, és így visszatér folyékony állapotba. Ezt az anyagot egy másik tartályba irányítják.
egyszerű lepárlás
Homogén keverék elválasztásához folyadékban oldott szilárd anyag egyszerű desztillációt alkalmaznak.
Az alábbi képen az elválasztási folyamat alapvető felszerelését láthatjuk.
Vannak:
- Desztilláló lombik (1), amely tartalmazza a keveréket;
- Melegítő takaró (2), amely hőt biztosít a keveréknek;
- Hőmérő (3), a hőmérsékletváltozás figyelésére;
- Kondenzátor (4), az elpárolgott komponens hűtésére és
- Pohár (5) a leválasztott komponens folyékony halmazállapotú összegyűjtésére.
Ez az eljárás használható például a konyhasóként ismert nátrium-klorid (NaCl) és a víz elválasztására. A só forráspontja 1465 °C, vízben oldva homogén keveréket képez.
Mivel a víz forráspontja 100 ºC, könnyen gáz halmazállapotúvá válik és kiválik a keverékből, míg a só kikristályosodik és szilárd állapotban marad a tartályban.
A vízgőz a desztilláló lombik tetején távozik, és egy kondenzátoron halad át. Hideg vagy hideg víz kering a berendezés falán. A folyadékok közötti hőcsere következtében a keverék elválasztott komponense hőt veszít, és visszatér folyékony halmazállapotba, hogy egy másik tartályban gyűjtse össze. Ezt a folyadékot desztillátumnak nevezik.
frakcionált desztilláció
Homogén keverék elválasztásához egymással elegyedő folyadékok és a forráspontok közötti nagy különbséggel frakcionált desztillációt alkalmaznak.
Ez a módszer frakcionált, mivel a komponenseket elválasztják a keveréktől a forráspont növekvő sorrendje, vagyis a legalacsonyabbtól kezdve egészen addig, amíg a legmagasabb hőmérsékletet igényli a fázisváltáshoz.
Az alábbi képen a módszer végrehajtásához használt berendezés látható.
Az egyszerű desztillációhoz hasonlóan desztillálólombikot (1), fűtőtakarót (2), hőmérőt (4), hűtőt (5) és főzőpoharat (6) használnak. Azonban a desztilláló vagy frakcionáló oszlop (3) az a berendezés, amely lehetővé teszi a hőmérséklet szerinti elválasztást.
A desztillálóoszlop belsejében egy sor akadály található, amelyek megakadályozzák, hogy a keverék összes komponense egyszerre párologjon el.
Ezt az eljárást széles körben használják kőolajfrakciók elkülönítésére, amely szénhidrogének keveréke. Néhány kőolajkomponens és forráspontjuk (PE) a következők: bután (PE 20 ºC), benzin (PE 150 ºC) és kerozin (PE 300 ºC).
A frakcionált desztilláció során a legalacsonyabb forráspontú, elsőként a butánt választják le, ezt követi a közepes forráspontú benzin, végül a kerozin.
Desztillációs alkalmazások
A desztillációt széles körben használják az iparban, mivel sok keveréken megy keresztül ez a folyamat. A módszerrel olyan szeszes italokat készítenek, mint a whisky, brandy és vodka.
A petrolkémiai ipar frakcionált desztillációt alkalmaz az olaj finomításához. A desztilláló tornyok nagy szerkezetek, amelyek a fosszilis tüzelőanyag frakcióinak elkülönítésére szolgálnak.
Desztillációs gyakorlatok
1. kérdés
A desztilláció tulajdonság alapú elválasztási módszer.
a kémia
b) Fizika
c) Biológiai
d) Általános az ügyben
Alternatíva: b) Fizika.
A forráspont az anyag sajátos fizikai tulajdonsága, mivel az adott anyag velejárója. Ez az a hőmérséklet, amelyen az anyag folyékonyból gáz halmazállapotúvá változik, azaz elpárolog.
2. kérdés
Ezek példák a desztillációval szétválasztott keverékekre, KIVÉVE
a) víz + aceton
b) sóoldat
c) víz + olaj
d) tengervíz
Helyes alternatíva: c) víz + olaj.
A víz és az olaj egymással nem elegyedő anyagok. Ebben az esetben a dekantálási módszert alkalmazzuk a keverék összetevőinek szétválasztására. Ez a módszer a sűrűségkülönbségen alapul.
A sóoldatot (víz + só) és a tengervizet, amelyben oldott sók is vannak, egyszerű desztillációval választják el. Víz és aceton esetében frakcionált desztillációt alkalmaznak.
3. kérdés
(UFRGS) Egy kétfázisú heterogén rendszert három különböző A, B és C folyadék alkot. Ismeretes, hogy:
A és B elegyedik egymással;
C nem elegyedik A-val és B-vel;
A ingatagabb, mint B.
Ezen információk alapján a legmegfelelőbb módszerek a három folyadék szétválasztására:
a) centrifugálás és dekantálás.
b) dekantálás és frakcionált olvasztás.
c) szűrés és centrifugálás.
d) szűrés és frakcionált desztilláció.
e) dekantálás és frakcionált desztilláció.
Helyes alternatíva: e) dekantálás és frakcionált desztilláció.
A kérdés heterogén rendszerének két fázisa van:
1. fázis: A és B folyadékok, amelyek egymással elegyednek
2. fázis: C folyadék, amely nem elegyedik a többi komponenssel
Ezért a sűrűségkülönbség miatt az 1. fázist dekantálási módszerrel választják el a 2. fázistól. A forráshőmérséklet különbsége miatt, mivel A illékonyabb, mint B, vagyis hajlamos könnyen gáz halmazállapotba kerülni, frakcionált desztillációt alkalmaznak.
Szerezzen további ismereteket a tartalommal:
- Egyszerű és frakcionált desztilláció
- A keverékek szétválasztása
- Gyakorlatok a keverékek szétválasztására
