ENKEL DESTILLATION: PROCESS OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

Den enkla destillationen är en process där ångorna som produceras från en vätska bringas direkt till en kondensator, där låg temperatur ånga och kondensation.

Det används för att separera en flyktig komponent från de icke-flyktiga komponenterna som finns i en vätska. Det används också för separering av två vätskor som finns i en lösning med mycket olika kokpunkter.

Grundläggande installation av en enkel destillation. Källa: Pixabay

Enkel destillation är inte en effektiv metod för separering av två flyktiga vätskor som finns i en lösning. När temperaturen på den ökar genom att tillföra värme, ökar också molekylernas kinetiska energi, vilket gör att de kan övervinna sammanhållningskraften mellan dem.

Flyktiga vätskor börjar koka när deras ångtryck är lika med det yttre trycket som utövas på lösningens yta. Båda vätskorna bidrar till sammansättningen av den bildade ångan, närvaron av den mer flyktiga vätskan blir större; det vill säga den med lägsta kokpunkt.

Därför utgör den mer flyktiga vätskan det mesta av det bildade destillatet. Processen upprepas tills en önskad renhet eller högsta möjliga koncentration har uppnåtts.

Enkel destillationsprocess

I enkel destillation höjs temperaturen på en lösning tills den kokar. I det ögonblicket inträffar övergången mellan vätska till gasformiga tillstånd. Detta observeras när en konstant bubbling börjar i lösningen.

Utrustning

Utrustningen för enkel destillation består vanligtvis av en brännare eller ett värmefilt (se bild); en rund eldfast glasflaska med en slipad glasmunn för att möjliggöra dess koppling; och några glaspärlor (vissa använder en träpinne) för att minska storleken på de bildade bubblorna.

Glaspärlorna fungerar som bubbelbildande kärnor, som gör att vätskan kokar långsamt, och undviker överhettning som resulterar i bildandet av en slags jättebubblor; till och med kapabel att utdriva en vätskemassa ur destillationskolven.

Fäst vid kolvans mun är en eldfast glasadapter med tre munnar, som är gjorda av slipat glas. En hals är fäst vid destillationskolven, en andra hals är fäst vid kondensorn, och den tredje halsen stängs genom användning av en gummipropp.

På bilden saknar fästet denna adapter; och istället placeras termometern och ett direktkontakt till kondensorn genom samma gummipropp.

Kondensor

Kondensorn är en anordning utformad för att uppfylla den funktion som namnet indikerar: för att kondensera ångan som rör sig genom den. Genom dess övre mun är det kopplat till adaptern, och genom dess undre mun är det anslutet till en ballong där destillationsprodukterna samlas.

När det gäller bilden använder de (även om det inte alltid är korrekt) en graderad cylinder för att mäta den destillerade volymen på en gång.

Vattnet som cirkulerar genom kondensorns yttermantel, kommer in genom den nedre delen och kommer ut genom den övre delen. Detta säkerställer att kondensortemperaturen är tillräckligt låg för att möjliggöra kondensation av ångorna som produceras i destillationskolven.

Alla delar som utgör destillationsapparaten fixeras med klämmor anslutna till ett metallstöd.

En volym av lösningen som ska underkastas destillation placeras i den runda kolven med lämplig kapacitet.

Korrekt anslutningar görs med grafit eller fett för att säkerställa effektiv tätning och upphettning av lösningen börjar. Samtidigt börjar passagen av vatten genom kondensorn.

Uppvärmning

När destillationskolven värms upp observeras en temperaturökning på termometern tills en punkt uppnås där temperaturen förblir konstant. Detta kvarstår även om uppvärmningen fortsätter; såvida inte all flyktig vätska har helt avdunstat.

Förklaringen till detta beteende är att kokpunkten för komponenten med den lägsta kokpunkten för vätskeblandningen har uppnåtts, där dess ångtryck är lika med det yttre trycket (760 mm Hg).

Vid denna tidpunkt förbrukas all värmeenergi i övergången från vätsketillståndet till det gasformiga tillståndet som involverar utgången av vätskans intermolekylära sammanhållningskraft. Därför översätts tillförseln av värme inte till en temperaturökning.

Destillationens flytande produkt uppsamlas i korrekt märkta kolvar, vars volymer beror på volymen som ursprungligen placerades i destillationskolven.

exempel

Destillation av vatten och alkohol

Du har en 50% alkohol i vattenlösning. Att veta att kokpunkten för alkohol är 78,4 ° C och kokpunkten för vatten är cirka 100 ° C, kan då en ren alkohol erhållas med ett enkelt destillationssteg? Svaret är nej.

Genom att värma alkohol-vattenblandningen uppnås initialt kokpunkten för den mest flyktiga vätskan; i det här fallet alkohol. Den bildade ångan kommer att ha en högre andel av alkoholen, men det kommer också att finnas en hög närvaro av vatten i ångan, eftersom kokpunkterna är lika.

Vätskan som samlats upp från destillationen och kondensationen kommer att ha en alkoholprocent större än 50%. Om denna vätska utsätts för successiva destillationer kan en koncentrerad alkohollösning uppnås; men inte rent, eftersom ångorna kommer att fortsätta att dra vatten till en viss komposition och bilda en så kallad azeotrop

Den flytande produkten från jäsning av socker har en alkoholprocent på 10%. Denna koncentration som kan bringas till 50%, som i fallet med whisky, genom enkel destillation.

Flytande-fast separering

En lösning av ett salt i vatten består av en vätska som kan förångas och en icke-flyktig förening med en hög kokpunkt: salt.

Genom att destillera lösningen kan rent vatten erhållas i kondensationsvätskan. Under tiden, vid botten av destillationskolven, kommer salterna att sedimentera.

Alkohol och glycerin

Det finns en blandning av etylalkohol, med en kokpunkt på 78,4 ºC, och glycerin, med en kokpunkt på 260 ºC. När den utsätts för enkel destillation kommer den bildade ångan att ha en mycket hög andel alkohol, nära 100%.

Därför erhålls en destillerad vätska med en procentandel alkohol, liknande den för ånga. Detta händer eftersom vätskans kokpunkter är mycket olika.

referenser

1. Claude Yoder. (2019). Destillering. Trådbunden kemi. Återställd från: wiredchemist.com
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
3. Dragani, Rachelle. (17 maj 2018). Tre exempel på enkla destillationsblandningar. Sciencing. Återställd från: sciencing.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (02 januari 2019). Vad är destillation? Kemi Definition. Återställd från: thoughtco.com
5. Dr Welder. (Sf). Enkel destillation. Återställd från: dartmouth.edu
6. Barcelona universitet. (Sf). Destillering. Återställd från: ub.edu