TEN destylacja to metoda rozdzielania mieszanin jednorodnych, to znaczy, gdy składniki znajdują się w jednej fazie.
Istnieją dwa rodzaje destylacji. Destylacja prosta jest stosowana w separacji ciało stałe-ciecz i destylacji frakcyjnej w mieszaninie cieczy, które mieszają się ze sobą.
Aby móc wyizolować konkretny składnik mieszaniny, konieczna jest modyfikacja zmiennej. W przypadku destylacji rozdział następuje poprzez zmianę temperatury, tak aby składnik będący przedmiotem zainteresowania zmieniał swój stan fizyczny.
Właściwość substancji stosowanych w tym procesie to temperatura wrzenia, czyli temperatura, w której następuje przejście z cieczy w gaz.
proces destylacji
Proces destylacji polega na doprowadzeniu ciepła do mieszaniny, aż do osiągnięcia temperatury wrzenia interesującego nas składnika i przejścia w stan gazowy, oddzielając się od innych.
Następnie gaz przechodzi przez kolumnę chłodzącą, gdzie ciepło będzie usuwane z substancji, aż osiągnie temperaturę topnienia, a tym samym powróci do stanu ciekłego. Materiał ten kierowany jest do innego pojemnika.
prosta destylacja
Aby oddzielić jednorodną mieszaninę od ciało stałe rozpuszczone w cieczy stosuje się prostą destylację.
Na poniższym obrazku widzimy podstawowe wyposażenie do procesu separacji.
Czy oni są:
- Kolba destylacyjna (1), która zawiera mieszaninę;
- Koc rozgrzewający (2), który zapewnia ciepło mieszance;
- Termometr (3) do monitorowania zmian temperatury;
- Skraplacz (4), do schłodzenia odparowanego składnika i
- Zlewka (5) do zbierania oddzielonego składnika w stanie ciekłym.
Proces ten można wykorzystać na przykład do oddzielenia chlorku sodu (NaCl), znanego jako sól kuchenna, i wody. Sól ma temperaturę wrzenia 1465°C i rozpuszcza się w wodzie tworząc jednorodną mieszaninę.
Ponieważ woda ma temperaturę wrzenia 100 ºC, łatwo przechodzi w stan gazowy i jest oddzielana od mieszaniny, podczas gdy sól krystalizuje i pozostaje w stanie stałym w pojemniku.
Para wodna wychodzi u góry kolby destylacyjnej i przechodzi przez chłodnicę. Po ścianach tego urządzenia krąży zimna lub zimna woda. Wymiana ciepła pomiędzy płynami powoduje, że oddzielony składnik mieszaniny traci ciepło i powraca do stanu ciekłego, by gromadzić się w innym pojemniku. Ta ciecz nazywa się destylatem.
destylacja frakcyjna
Aby oddzielić jednorodną mieszaninę od płyny mieszające się ze sobą a przy dużej różnicy między temperaturami wrzenia stosuje się destylację frakcyjną.
Ta metoda jest frakcjonowana, ponieważ składniki są oddzielane od mieszaniny w rosnąco według temperatury wrzenia, czyli zaczynając od najniższej aż do tej, która wymaga najwyższej temperatury do zmiany fazy.
Na poniższym obrazku znajduje się sprzęt używany do wykonania metody.
Podobnie jak w destylacji prostej stosuje się kolbę destylacyjną (1), koc grzewczy (2), termometr (4), chłodnicę (5) i zlewkę (6). Jednakże kolumna destylacyjna lub frakcjonująca (3) to sprzęt, który umożliwia separację w zależności od temperatury.
Kolumna destylacyjna ma wewnątrz szereg przeszkód, które zapobiegają jednoczesnemu ulatnianiu się wszystkich składników mieszaniny.
Proces ten jest szeroko stosowany do rozdzielania frakcji ropy naftowej, która jest mieszaniną węglowodorów. Niektóre ze składników ropy naftowej i ich odpowiednie temperatury wrzenia (PE) to: butan (PE 20 ºC), benzyna (PE 150 ºC) i nafta (PE 300 ºC).
W wyniku destylacji frakcyjnej pierwszym oddzielanym składnikiem jest butan, ponieważ ma najniższą temperaturę wrzenia, następnie benzyna o średniej temperaturze wrzenia, a na końcu nafta.
Aplikacje do destylacji
Destylacja jest szeroko stosowana w przemyśle, ponieważ temu procesowi poddaje się wiele mieszanin. Metodą wytwarzane są alkohole takie jak whisky, brandy i wódka.
Przemysł petrochemiczny wykorzystuje destylację frakcyjną do rafinacji ropy naftowej. Wieże destylacyjne to duże konstrukcje wykonane w celu oddzielenia frakcji tego paliwa kopalnego.
Ćwiczenia destylacji
Pytanie 1
Destylacja jest metodą rozdzielania opartą na właściwościach.
Chemia
b) Fizyka
c) Biologiczne
d) Ogólne w sprawie
Alternatywnie: b) Fizyka.
Temperatura wrzenia jest specyficzną właściwością fizyczną materii, ponieważ jest nieodłączna dla danej substancji. Jest to temperatura, w której materiał przechodzi ze stanu ciekłego w gazowy, czyli ulega odparowaniu.
pytanie 2
Są to przykłady mieszanin rozdzielonych przez destylację, Z WYJĄTKIEM
a) woda + aceton
b) solanka
c) woda + olej
d) woda morska
Właściwa alternatywa: c) woda + olej.
Woda i olej są substancjami nie mieszającymi się. W tym przypadku do rozdzielenia składników mieszaniny stosuje się metodę dekantacji. Ta metoda opiera się na różnicy gęstości.
Solanka (woda + sól) i woda morska, która również zawiera rozpuszczone sole, są oddzielane przez prostą destylację. W przypadku wody i acetonu stosuje się destylację frakcyjną.
pytanie 3
(UFRGS) Dwufazowy układ heterogeniczny tworzą trzy różne ciecze A, B i C. Wiadomo, że:
A i B mieszają się ze sobą;
C nie miesza się z A iz B;
A jest bardziej niestabilny niż B.
Na podstawie tych informacji najodpowiedniejsze metody rozdzielenia tych trzech cieczy to:
a) wirowanie i dekantacja.
b) dekantacja i topienie frakcyjne.
c) filtracja i wirowanie.
d) filtracja i destylacja frakcyjna.
e) dekantacja i destylacja frakcyjna.
Właściwa alternatywa: e) dekantacja i destylacja frakcyjna.
Heterogeniczny system pytania ma dwie fazy:
Faza 1: płyny A i B mieszające się ze sobą
Faza 2: ciecz C, która nie miesza się z innymi składnikami
Dlatego, ze względu na różnicę gęstości, fazę 1 oddziela się od fazy 2 metodą dekantacji. Ze względu na różnicę temperatur wrzenia, ponieważ A jest bardziej lotny niż B, to znaczy łatwo przechodzi w stan gazowy, stosuje się destylację frakcyjną.
Zdobądź więcej wiedzy dzięki zawartości:
- Destylacja prosta i frakcyjna
- Separacja mieszanin
- Ćwiczenia z rozdzielania mieszanin
