DISTILARE SIMPLĂ: PROCES ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Distilare simplă este un proces în care vaporii produși dintr - un lichid sunt aduse direct la un condensator, în care vaporii de temperatură joasă și condensare.

Este utilizat pentru a separa o componentă volatilă de componentele non-volatile prezente într-un lichid. De asemenea, este utilizat pentru separarea a două lichide prezente într-o soluție cu puncte de fierbere foarte diferite.

Configurarea de bază a unei distilări simple. Sursa: Pixabay

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

Lichidele volatile încep să fiarbă atunci când presiunea lor de vapori este egală cu presiunea externă exercitată pe suprafața soluției. Ambele lichide contribuie la compoziția vaporilor formați, prezența lichidului mai volatil fiind mai mare; adică cel cu cel mai mic punct de fierbere.

Prin urmare, lichidul mai volatil constituie cea mai mare parte a distilatului format. Procesul se repetă până când se atinge o puritate dorită sau cea mai mare concentrație posibilă.

Proces simplu de distilare

În distilarea simplă, temperatura unei soluții este crescută până când fierbe. În acel moment are loc tranziția dintre lichid la stări gazoase. Acest lucru este observat atunci când o soluție constantă de balotare începe în soluție.

echipament

Echipamentul pentru distilare simplă constă, de obicei, dintr-un arzător sau o pătură de încălzire (vezi imaginea); un balon rotund de sticlă refractară cu o gură de sticlă măcinată, pentru a permite cuplarea acestuia; iar unele margele de sticlă (unele folosesc un băț de lemn) pentru a reduce dimensiunea bulelor formate.

Perlele de sticlă servesc ca nuclee formatoare de bule, care permit fierberea lichidului încet, evitând supraîncălzirea care duce la formarea unui fel de bule uriașe; chiar capabil să expulzeze o masă de lichid din balonul de distilare.

Atașat la gura balonului se află un adaptor de sticlă refractar cu trei guri, care sunt confecționate din sticlă măcinată. Un gât este atașat la balonul de distilare, un al doilea gât este atașat la condensator, iar cel de-al treilea gât este închis prin utilizarea unui dop de cauciuc.

În imagine, montura nu are acest adaptor; și în schimb, termometrul și un conector direct la condensator sunt plasate prin același dop de cauciuc.

Condensator

Condensatorul este un dispozitiv conceput pentru a îndeplini funcția pe care numele său o indică: de a condensa aburul care se deplasează prin el. Prin gura superioară este cuplat la adaptor, iar prin gura inferioară este conectat la un balon unde sunt colectate produsele de distilare.

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

Apa care circulă prin mantaua exterioară a condensatorului, intră în partea sa inferioară și iese prin 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 prin agrafe conectate la un suport metalic.

Un volum al soluției care trebuie supusă distilării este plasat în balonul rotund cu o capacitate adecvată.

Conexiunile corecte se realizează cu grafit sau grăsime pentru a asigura o sigilare eficientă, iar încălzirea soluției începe. În același timp, începe trecerea apei prin condensator.

Incalzi

Pe măsură ce balonul de distilare este încălzit, pe termometru se observă o creștere a temperaturii, până când se ajunge la un punct în care temperatura rămâne constantă. Acest lucru rămâne așa, chiar dacă încălzirea continuă; cu excepția cazului în care tot lichidul volatil s-a evaporat complet.

Explicația pentru acest comportament este aceea că punctul de fierbere al componentei cu cel mai mic punct de fierbere al amestecului lichid a fost atins, în care presiunea de vapori a acestuia este egală cu presiunea externă (760 mm Hg).

În acest moment, toată energia termică este cheltuită în schimbarea de la starea lichidului la starea gazoasă care implică expirarea forței de coeziune intermoleculară a lichidului. Prin urmare, furnizarea de căldură nu se traduce într-o creștere a temperaturii.

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

Exemple

Distilare de apă și alcool

Aveți un alcool de 50% în soluție de apă. Știind că punctul de fierbere a alcoolului este 78,4 ° C și punctul de fierbere al apei este de aproximativ 100 ° C, atunci se poate obține un alcool pur cu o simplă etapă de distilare? Raspunsul este nu.

Prin încălzirea amestecului alcool-apă, se atinge inițial punctul de fierbere al celui mai volatil lichid; în acest caz, alcool. Aburul format va avea o proporție mai mare de alcool, dar va exista și o prezență ridicată a apei în abur, deoarece punctele de fierbere sunt similare.

Lichidul colectat din distilare și condensare va avea un procent de alcool mai mare de 50%. Dacă acest lichid este supus distilărilor succesive, se poate obține o soluție concentrată de alcool; dar nu pur, deoarece vaporii vor continua să tragă apa într-o anumită compoziție, formând ceea ce este cunoscut sub numele de azeotrop

Produsul lichid al fermentației zaharurilor are un procent de alcool de 10%. Această concentrație care poate fi adusă la 50%, ca în cazul whisky-ului, printr-o distilare simplă.

Separarea lichid-solid

O soluție de sare în apă constă dintr-un lichid care poate fi volatilizat și un compus nevolatil cu un punct de fierbere ridicat: sarea.

Distilând soluția, se poate obține apă pură în lichidul de condensare. Între timp, în partea inferioară a balonului de distilare, sărurile se vor instala.

Alcool și glicerină

Există un amestec de alcool etilic, cu un punct de fierbere de 78,4ºC, și glicerină, cu un punct de fierbere de 260ºC. Atunci când este supus unei simple distilări, vaporii formați vor avea un procent foarte mare de alcool, aproape de 100%.

Prin urmare, se va obține un lichid distilat cu un procent de alcool, similar cu cel al aburului. Acest lucru se întâmplă deoarece punctele de fierbere ale lichidelor sunt foarte diferite.

Referințe

1. Claude Yoder. (2019). Distilare. Chimie cu fir Recuperat de la: wiredchemist.com
2. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
3. Drăgani, Rachelle. (17 mai 2018). Trei exemple de amestecuri de distilare simplă. Sciencing. Recuperat de la: știința.com
4. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (02 ianuarie 2019). Ce este distilarea? Definiția chimiei. Recuperat de la: thinkco.com
5. Dr. Welder. (Sf). Distilare simplă. Recuperat din: dartmouth.edu
6. Universitatea din Barcelona. (Sf). Distilare. Recuperat din: ub.edu