Tartalom
- Desztilláló készülék
- Egyszerű desztillációs grafikon
- Térfogat vs. hőmérséklet
- Egyszerű desztillációs elmélet
- Desztilláció az iparban
Amikor a gyümölcs erjesztése alkohol előállításához történik, a folyékony keveréket ledesztillálhatja annak részeinek elkülönítése céljából. Ez a desztillációs módszer kihasználja a különféle kompozíciók előnyeit, amelyek a folyadékot képezik egy olyan folyamatban, mint a fermentáció. A vegyészek nagymértékben kihasználják ezeket az eljárásokat oldószerek és más folyékony reakciótermékek tisztítására, ideértve a nyersolaj alkotóelemeinek elválasztását.
Desztilláló készülék
A desztillációs grafikonok a folyadék alkotóelemeit elválasztó desztillációs kísérletekkel mért mennyiségeket mutatják. Ezek a kísérletek felhasználják frakcionált desztillációs oszlopok amely oszlopból áll, amely lehetővé teszi a folyadék csepegését egy gömblombikba, amelynek hőmérője az oszlop tetején van, hogy meghatározza a gőzök hőmérsékletét.
Egy átlós folyadékkamra egy ponthoz kapcsolódik a frakcionált oszlop mentén, a felső rész közelében, amely a kamrától távozik. Ez olyan felületet hoz létre, amelyen a gőz kondenzálódhat és gyűjthet egy külső lombikba.
Az egyszerű desztillációs diagram alapján végzett desztilláció beállításán keresztül egy folyadék gázzá alakul, kondenzálódik folyadékká és folytatja ezt a folyamatot, amíg a desztillálni kívánt folyadék összegyűlik a külső lombikban. A készülék úgy működik, hogy a lombikban összegyűjtött folyadékot melegíti úgy, hogy a frakcionált oszlop megmutatja a folyékony keverék gázformájának gőznyomását.
A tetején lévő hőmérőnek le kell olvasnia a folyadék forráspontját. A külső lombik lehetővé teszi a desztillálni kívánt folyadék összegyűjtését, és szellőzőnyílásként is szolgál, így a készülék nem melegszik fel a túlmelegedés következtében.
Nagyon óvatosan ellenőrizze a hőmérsékletet oly módon, hogy maximalizálja az érintkezést a gömblombikba visszacsepegő folyadék és a frakcionált oszlopon átáramló gőz között. Néha a frakcionált oszlop üveggyöngyökkel vagy a belső oldalukból kiálló szintekkel rendelkezik az érintkezés felületének maximalizálása érdekében. A hőmérő segítségével nyomon követheti a hőmérsékletet, hogy kitalálhassa azt a hőmérsékletet, amelyen ez történik. A keverék folyadékának gőznyomásával kell végeznie.
A készülék felállítása garantálja, hogy a keverék alacsonyabb forráspontú vegyület gőznyomása nagyobb, mint a magasabb forráspontú vegyület gőznyomása. Ez azt is lehetővé teszi, hogy a forráspontot meghatározza az a hőmérséklet, amelyen a gőznyomás megegyezik a nyitott tartályban lévő folyadék légköri nyomásával. Ez a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen a keverék vagy vegyület folyékony formája felforródik gázzá. Ezek a frakcionált desztillációs módszerek ipari kémiai vegyületek előállításához hasznosak.
Egyszerű desztillációs grafikon
Használhatja a desztillált gáz frakcióját is mol frakcióként a folyadék, a folyadék-gőz keverék és maga a gőz hőmérséklete grafikonjának ábrázolására, a vegyület két vagy több komponensének forráspontjának meghatározására . Számos desztillációs készülék beállítása automatikusan méri a hőmérsékletet a kísérlet hevítése közben. Ez folyamatos adatpontokat biztosíthat az idő múlásával, amelyeket könnyen meg lehet ragadni az Excel vagy más szoftver segítségével.
A görbe ezt mondja neked, mert mivel a gőz felmelegszik és áthalad a frakcionált oszlopon, a folyadékok és a gázok két különálló keverékévé kell válnia. A hőmérsékletnek a desztillációs folyamat során történő felvételével kitalálhatja, hogy a vegyületek miként állnak a forráspont alapján.
Vagy ugyanezt az eljárást használhatja az ismert vegyület forráspontjának meghatározására. A folyamatot azonban korlátozzák azok a hőmérsékletek, amelyeket elérni lehet a gömblombikot befolyásoló hőforrással.
Térfogat vs. hőmérséklet
Az egyszerű desztillációs grafikonnak meg kell mutatnia a keverék térfogatának és a keverék hőmérsékletének desztillációs gráfját azokkal a pontokkal, ahol a két vagy az összes gáz hőmérséklete keresztezi a gáz egyes alkotóelemeinek forráspontját. Ez az összetételi görbe lehetővé teszi a berendezés megfelelő beállításának és hőmérsékletének meghatározását a gáz- vagy folyadékkeverék elválasztására. Kísérletezhet különféle frakcionált oszlopokkal, hogy kitalálja, melyik adja a legtisztább képet az alkotóelemek forráspontjáról.
Az egyszerű desztillációs grafikon az egyszerű desztillációs elméletet követi. Egyszerű desztilláció azt jelenti, hogy a gáz egyszer folyadékká kondenzálódik, tehát olyan folyadékokon vagy gázokon kell végrehajtani, amelyek forráspontja elég távol van egymástól, hogy megkülönböztessék őket.
Több kondenzációs lépés használatát hívják frakcionált desztilláció, és ebben az esetben a frakcionált desztillációs gráfot használjuk a térfogat és a hőmérséklet függvényében. Extrapolálhatjuk más folyadékok és keverékek elméleti beállításainak kitalálására, mivel ha több gyöngy vagy tányér van a rendszerben, elméletileg javítania kell az elválasztási módszert, miközben megnöveli a keverék elkülönítéséhez szükséges időt.
Egyszerű desztillációs elmélet
A kísérleteken keresztül desztilláló keverékek nem készítenek tiszta mintákat, de szennyeződéseket eredményeznek a különböző keverékekben, amelyeket mérnek. Ez azt jelenti, hogy egyenletekkel magyarázhatja a desztilláció kísérleti eredményeit, valamint a gázok és folyadékok összetételére vonatkozó korábban megállapított adatok alapján becsült előrejelzéseket. A Raoults-törvény és a Daltons-törvény lehetőséget ad az egyszerű desztillációs elmélet ezen arányainak mérésére.
A forrás és a kondenzáció között váltó gőz pontos összetétele a következő Raoults törvény, amely kimondja, hogy egy vegyület gőznyomása csökken, amikor az oldatban van, és összefüggésben lehet a moláris összetételével. Az egyenlet PA= PoA x χA azt mondja, hogy egy bizonyos A komponens parciális nyomása PA az összetevő százalékára termelik PoA és az A "chi" mólaránya χA.
A parciális nyomás az a nyomás, amely egy keverék alkotóelemeiben lenne, ha a keverék teljes térfogata azonos hőmérsékleten lenne. Ez lehetővé teszi annak meghatározását, hogy mennyi gáznak kell jelen lennie, ha a kéz előtt ismeri a mólfrakciót.
Ezután használhatja Dalton-törvény amely kimondja, hogy a gázkeverék teljes nyomása megegyezik az azt alkotó parciális nyomások összegével. Ez az elmélet magyarázza ezt a gázrészecskék mozgásának és kölcsönhatásának kölcsönös elméletét.
Leírhatja egy vegyület gőznyomását az oldat hőmérséklete és a vegyület forráspontja alapján, mivel ha a hőmérséklet megemelkedik, több gázmolekulanak lesz elég kinetikus energiája ahhoz, hogy megfelelő irányba ütközzen egymáshoz, hogy a reakció előfordul. Erre szükségük van az intermolekuláris erők leküzdéséhez, amelyek a részecskéket együtt tartják a folyadékfázisban.
Desztilláció az iparban
A vegyületek forráspontjának és gáznemű tulajdonságainak kutatása mellett a desztilláció számos iparágban is felhasználhatónak bizonyul. Az olaj, a víz és az üzemanyagban használt egyéb alkotóelemek, például a metán, reakcióinak tanulmányozására és kialakítására használják. Az élelmiszer-tudósok és a gyártók italt, sört és különféle borokat készíthetnek. A desztillációs technikák gyakorlati alkalmazást találtak a kozmetikai, gyógyszerészeti és egyéb vegyi gyártási módszerek iparában.
Ezt a technikát izzólámpákban is alkalmazzák, hogy megakadályozzák a volfrámszál sérülését és az izzólámpa fényét biztosítsák. Ezt úgy teszik, hogy elválasztják a levegőt, és így előállítják az izzók gyártásához szükséges gázokat. Ezek a desztillációs módszerek az elmélet és a szétválasztás kísérleti módszereit követik.