Distilare simplă: proces și exemple

Distilarea simplă este un procedeu în care vaporii produși dintr-un lichid sunt luați direct într-un condensator, în interiorul căruia căderea vaporilor scade și apare condensarea.

Se folosește pentru a separa o componentă volatilă de componentele nevolatile prezente într-un lichid. Se utilizează, de asemenea, pentru separarea a două lichide prezente într-o soluție cu puncte de fierbere foarte diferite.

Distilarea simplă nu este o metodă eficientă pentru separarea a două lichide volatile prezente într-o soluție. Atunci când temperatura crește prin furnizarea de căldură, crește și energia cinetică a moleculelor, ceea ce le permite să depășească forța coezivă dintre ele.

Lichidele lichide încep să fiarbă atunci când presiunea lor de vapori este egală cu presiunea externă exercitată asupra suprafeței soluției. Ambele lichide contribuie la compoziția formată a vaporilor, prezența lichidului mai volatil fiind mai mare; adică cea cu cel mai scăzut punct de fierbere.

Prin urmare, lichidul cel mai volatil constituie majoritatea distilatului format. Procesul se repetă până când se ajunge la o puritate dorită sau la concentrația maximă posibilă.

Proces simplu de distilare

În distilarea simplă, temperatura unei soluții este mărită până când atinge punctul de fierbere. În acel moment, apare tranziția dintre stările lichide și cele gazoase. Acest lucru se observă atunci când începe o barbotare constantă în soluție.

echipament

Echipamentul pentru efectuarea distilației simple constă, de obicei, dintr-o pătură de încălzire sau de încălzire (a se vedea imaginea); un balon rotund din sticlă refractară cu o gură de sticlă înghețată, pentru a permite cuplarea acestuia; și unele margele de sticlă (unele utilizează un stick de lemn) pentru a reduce dimensiunea bulelor formate.

Margelele de sticlă servesc ca miezuri de formare a bulelor, care permit lichidului să fiarbă încet, împiedicând supraîncălzirea care duce la formarea unui fel de bule uriașe; capabil chiar să evacueze o masă de lichid din balonul de distilare.

Atașat la gura balonului este un adaptor de sticlă refractar cu trei duze, care sunt fabricate din sticlă mată. O gură este cuplată la vasul de distilare, o a doua gură este cuplată la condensator, iar a treia gură este închisă prin utilizarea unui dop de cauciuc.

În imagine, ansamblul nu are acest adaptor; și în schimb, prin același dop de cauciuc, se plasează termometrul și un conector direct la condensator.

condensator

Condensatorul este un dispozitiv conceput pentru a îndeplini funcția indicată de numele său: pentru a condensa aburul care se mișcă prin interiorul său. Prin gura superioară este cuplată cu adaptorul și prin gura inferioară este conectată la un balon în care sunt colectate produsele distilației.

În cazul imaginii, ei folosesc (deși nu este întotdeauna corect) un cilindru gradat, pentru a măsura volumul distilat dintr-o dată.

Apa care circulă prin carcasa exterioară a condensatorului intră în această parte inferioară și se lasă de partea superioară. Acest lucru asigură că temperatura condensatorului este suficient de scăzută pentru a permite condensarea vaporilor produși în balonul de distilare.

Toate piesele care alcătuiesc aparatul de distilare sunt fixate de cleme conectate la un suport metalic.

Un volum de soluție care urmează să fie supus distilării este plasat în balonul rotund cu o capacitate adecvată.

Conexiunile potrivite sunt realizate cu ajutorul grafitului sau grasimii pentru a se asigura că etanșarea este eficientă și că este inițiată încălzirea soluției. Simultan este pornită trecerea apei prin condensator.

încălzire

Odată cu încălzirea balonului de distilare, se observă o creștere a temperaturii în termometru, până la atingerea unui punct la care temperatura rămâne constantă. Acest lucru rămâne valabil chiar dacă încălzirea continuă; cu excepția cazului în care lichidul volatil a evaporat complet.

Explicația pentru acest comportament este că a fost atins punctul de fierbere al componentei inferioare de fierbere a amestecului lichid, în care presiunea vaporilor este egală cu presiunea exterioară (760 mm Hg).

În acest moment, toată energia calorică se cheltuiește în schimbarea de la starea lichidului la starea gazoasă care implică expirarea forței de coeziune intermoleculară a lichidului. Prin urmare, alimentarea cu căldură nu are drept rezultat o creștere a temperaturii.

Produsul lichid al distilației este colectat în recipiente, etichetate corespunzător, ale căror volume vor depinde de volumul inițial plasat în balonul de distilare.

Exemple

Distilarea apei și a alcoolului

Există o soluție de 50% alcool în apă. Știind că punctul de fierbere al alcoolului este de 78, 4 ° C și punctul de fierbere al apei este de aproximativ 100 ° C, poate fi obținut un alcool pur cu o etapă de distilare simplă? Răspunsul este nu.

Prin încălzirea amestecului de alcool-apă, punctul de fierbere al celui mai volatil lichid este atins inițial; în acest caz, alcoolul. Vaporii formați vor avea o proporție mai mare de alcool, dar va fi și prezența înaltă a apei în vapori, deoarece punctele de fierbere sunt similare.

Lichidul colectat din distilare și condens va avea un procent de alcool mai mare de 50%. Dacă acest lichid este supus distilațiilor succesive, se poate ajunge la o soluție concentrată de alcool; dar nu pură, deoarece vaporii vor continua să tragă apa într-o anumită compoziție, formând ceea ce este cunoscut ca un azeotrop

Produsul lichid al fermentării zaharurilor are un procent de alcool de 10%. Această concentrație poate fi transportată la 50%, ca și în cazul Whiskey, prin distilare simplă.

Separarea lichid-solid

O soluție de sare în apă este formată dintr-un lichid care poate fi volatilizat și un compus de săruri ne-volatil, cu punct de fierbere înalt.

Când soluția este distilată, se poate obține apă pură în lichidul de condensare. Între timp, în partea de jos a balonului de distilare, sărurile se vor usca.

Alcool și glicerină

Are un amestec de alcool etilic, cu un punct de fierbere de 78, 4 ° C, și glicerină, cu un punct de fierbere de 260 ° C. Când este supus unei distilații simple, vaporii formați vor avea un procent foarte ridicat de alcool, aproape 100%.

Deci, veți obține un lichid distilat cu un procent de alcool, similar cu aburul. Acest lucru se întâmplă deoarece punctele de fierbere ale lichidelor sunt foarte diferite.