Inhalt
- Destillationsapparatur
- Einfaches Destillationsdiagramm
- Volumen gegen Temperatur
- Einfache Destillationstheorie
- Destillation in der Industrie
Wenn Sie Obst zu Alkohol fermentieren, können Sie die flüssige Mischung destillieren, um Teile davon zu isolieren. Diese Destillationsmethode nutzt die verschiedenen Zusammensetzungen, aus denen die Flüssigkeit in einem Prozess wie der Fermentation besteht. Chemiker nutzen diese Verfahren in großem Umfang zur Reinigung von Lösungsmitteln und anderen Produkten flüssiger Reaktionen, einschließlich der Trennung der Komponenten von Rohöl.
Destillationsapparatur
Destillationsdiagramme zeigen Ihnen die durch Destillationsexperimente gemessenen Mengen, die Bestandteile von Flüssigkeiten trennen. Diese Versuche nutzen fraktionierte Destillationskolonnen Bestehend aus einer Säule, die Flüssigkeit in einen Rundkolben mit einem Thermometer am oberen Ende der Säule tropfen lässt, um die Dampftemperatur zu bestimmen.
Eine diagonale Flüssigkeitskammer ist mit einem Punkt entlang der Fraktionssäule in der Nähe der Oberseite verbunden, der sich von der Kammer weg erstreckt. Dadurch entsteht eine Oberfläche, auf der der Dampf kondensieren und sich in einem Außenkolben sammeln kann.
Durch den Destillationsaufbau nach einem einfachen Destillationsdiagramm siedet eine Flüssigkeit zu einem Gas, kondensiert zurück zu einer Flüssigkeit und setzt diesen Prozess fort, bis sich die zu destillierende Flüssigkeit im externen Kolben sammelt. Der Apparat erwärmt die Flüssigkeit, die sich im Kolben ansammelt, so dass die fraktionierte Säule den Dampfdruck der Gasform des Flüssigkeitsgemisches anzeigt.
Das Thermometer oben sollte den Siedepunkt der Flüssigkeit anzeigen. Der Außenkolben sammelt die Flüssigkeit, die Sie destillieren möchten, und dient gleichzeitig als Entlüftungsöffnung, damit das Gerät nicht durch Überhitzung beschädigt wird.
Kontrollieren Sie die Temperatur sehr sorgfältig, indem Sie den Kontakt zwischen der Flüssigkeit, die in den Rundkolben zurücktropft, und dem Dampf, der durch die fraktionierte Säule aufsteigt, maximieren. Manchmal weist die fraktionierte Säule Glasperlen oder Ebenen auf, die von den Innenseiten hervorstehen, um die Kontaktfläche zu maximieren. Verfolgen Sie die Temperatur mit dem Thermometer, um herauszufinden, bei welcher Temperatur dies geschieht. Sie sollten mit den Dampfdrücken der Flüssigkeiten in der Mischung enden.
Die Geräteeinstellung gewährleistet, dass der Dampfdruck der Verbindung mit niedrigerem Siedepunkt im Gemisch größer ist als der Dampfdruck der Verbindung mit höherem Siedepunkt. Auf diese Weise können Sie den Siedepunkt auch als die Temperatur definieren, bei der der Dampfdruck dem atmosphärischen Druck einer Flüssigkeit in einem offenen Behälter entspricht. Dies ist die niedrigste Temperatur, bei der die flüssige Form des Gemisches oder der Verbindung zu einem Gas siedet. Diese Methoden der fraktionierten Destillation machen sie in industriellen Umgebungen zur Herstellung chemischer Verbindungen nützlich.
Einfaches Destillationsdiagramm
Sie können auch die Fraktion des Gases, die als Molfraktion destilliert wird, verwenden, um ein Diagramm der Temperatur der Flüssigkeit, des Flüssigkeits-Dampf-Gemisches und des Dampfes selbst zu erstellen, um den Siedepunkt der zwei oder mehr Komponenten der Verbindung zu bestimmen . Bei vielen Destillationsapparaturen wird die Temperatur während der gesamten Versuchsdauer automatisch gemessen. Auf diese Weise erhalten Sie im Laufe der Zeit eine fortlaufende Reihe von Datenpunkten, die mit Excel oder einer anderen Software problemlos grafisch dargestellt werden können.
Die Kurve sagt Ihnen dies, weil sich der Dampf beim Aufheizen und Durchlaufen der fraktionierten Säule in die beiden getrennten Gemische von Flüssigkeiten und Gasen trennen sollte. Indem Sie die Temperatur während des gesamten Destillationsprozesses aufzeichnen, können Sie anhand des Siedepunkts herausfinden, welche Verbindungen tatsächlich enthalten sind.
Oder Sie können das gleiche Verfahren anwenden, um den Siedepunkt einer bekannten Verbindung zu bestimmen. Der Prozess ist jedoch durch die Temperaturen begrenzt, die Sie mit der Wärmequelle erreichen können, die auf den Rundkolben einwirkt.
Volumen gegen Temperatur
Das einfache Destillationsdiagramm sollte Ihnen ein Destillationsdiagramm des Volumens gegen die Temperatur des Gemisches zeigen, wobei die Punkte, an denen sich die Temperatur beider oder aller Gase schneidet, den Siedepunkt jeder Komponente des Gases bestimmen. Mit dieser Zusammensetzungskurve können Sie die geeignete Geräteeinstellung und -temperatur ermitteln, um das Gas- oder Flüssigkeitsgemisch zu trennen. Sie können mit verschiedenen Arten von fraktionierten Säulen experimentieren, um herauszufinden, welche für die Bestandteile den klarsten Siedepunkt liefert.
Das einfache Destillationsdiagramm folgt der einfachen Destillationstheorie. Einfache Destillation bedeutet, dass das Gas einmal zu Flüssigkeit kondensiert, sodass Sie es mit Flüssigkeiten oder Gasen durchführen müssen, deren Siedepunkte weit genug voneinander entfernt sind, um sie zu erkennen.
Die Verwendung mehrerer Kondensationsschritte wird aufgerufen fraktionierte DestillationIn diesem Fall verwenden Sie eine fraktionierte Destillationskurve von Volumen und Temperatur. Sie können extrapolieren, um theoretische Anordnungen für andere Flüssigkeiten und Gemische zu ermitteln, da mehr Perlen oder Platten im Aufbau theoretisch die Trennmethode verbessern und gleichzeitig die Zeit zum Trennen des Gemisches verlängern sollten.
Einfache Destillationstheorie
Gemische, die durch Experimente destillieren, produzieren keine reinen Proben, sondern führen zu Verunreinigungen in den verschiedenen Gemischen, die Sie messen. Dies bedeutet, dass Sie Gleichungen verwenden können, um experimentelle Ergebnisse aus der Destillation sowie Vorhersagen zu erklären, die auf zuvor ermittelten Daten zur Zusammensetzung von Gasen und Flüssigkeiten basieren. Das Raoults-Gesetz und das Daltons-Gesetz geben Ihnen Möglichkeiten, diese Anteile der einfachen Destillationstheorie zu messen.
Es folgt die genaue Zusammensetzung des Dampfes, der zwischen Kochen und Kondensieren wechselt Das Gesetz der Verfolgung, der besagt, dass der Dampfdruck einer Verbindung abnimmt, wenn sie sich in einer Lösung befindet, und mit der molaren Zusammensetzung in Beziehung gesetzt werden kann. Die gleichung PEIN= POEIN X χEIN sagt Ihnen, dass der Partialdruck einer bestimmten Komponente A PEIN wird für den prozentualen Anteil des Bauteils erzeugt POEIN und der Molenbruch von A Chi χEIN.
Der Partialdruck ist der Druck, den ein Bestandteil eines Gemisches haben würde, wenn es das gesamte Volumen dieses Gemisches bei der gleichen Temperatur hätte. Auf diese Weise können Sie bestimmen, wie viel eines Gases vorhanden sein soll, wenn Sie den Molenbruch vorher kennen.
Sie können dann verwenden Daltons Gesetz der besagt, dass der Gesamtdruck eines Gasgemisches der Summe der Partialdrücke entspricht, aus denen es besteht. Die Theorie, wie sich Gaspartikel bewegen und miteinander interagieren, erklärt dies.
Sie können den Dampfdruck einer Verbindung anhand der Temperatur der Lösung und des Siedepunkts der Verbindung beschreiben, da bei einem Temperaturanstieg mehr Gasmoleküle über genügend kinetische Energie verfügen, um in einer geeigneten Ausrichtung aufeinander zu treffen und die Reaktion auszulassen auftreten. Sie benötigen dies, um intermolekulare Kräfte zu überwinden, die die Partikel in der flüssigen Phase zusammenhalten würden.
Destillation in der Industrie
Neben der Erforschung des Siedepunkts und der Gaseigenschaften von Verbindungen ist die Destillation in vielen industriellen Anwendungen nützlich. Es wird zur Untersuchung und Bildung von Reaktionen zwischen Öl, Wasser und anderen Komponenten wie Methan verwendet, die im Kraftstoff verwendet werden. Lebensmittelwissenschaftler und -hersteller können daraus Likör, Bier und verschiedene Weinsorten herstellen. Destillationstechniken haben praktische Anwendung in der Kosmetikindustrie, in der pharmazeutischen Industrie und in anderen chemischen Herstellungsverfahren gefunden.
Die Technik wird sogar bei Glühbirnen angewendet, um zu verhindern, dass das Wolframfilament beschädigt wird, und um die Glühbirnen zum Leuchten zu bringen. Dazu trennen sie die Luft, um die zur Herstellung von Glühbirnen erforderlichen Gase zu erzeugen. Diese Destillationsmethoden folgen der Theorie und experimentellen Methoden zur Trennung.