Chia sẻ:
Quy trình chưng cất đơn giản và ví dụ
các chưng cất đơn giản là một quá trình trong đó hơi được tạo ra từ chất lỏng được đưa trực tiếp vào thiết bị ngưng tụ, bên trong đó nhiệt độ của hơi đi xuống và quá trình ngưng tụ của nó diễn ra.
Nó được sử dụng để tách một thành phần dễ bay hơi khỏi các thành phần không bay hơi có trong chất lỏng. Nó cũng được sử dụng để tách hai chất lỏng có trong dung dịch có điểm sôi rất khác nhau.
Chưng cất đơn giản không phải là một phương pháp hiệu quả để tách hai chất lỏng dễ bay hơi có trong dung dịch. Khi nhiệt độ của nó tăng lên thông qua việc cung cấp nhiệt, động năng của các phân tử cũng tăng lên, cho phép chúng vượt qua lực kết dính giữa chúng.
Các chất lỏng dễ bay hơi bắt đầu sôi khi áp suất hơi của chúng bằng với áp suất bên ngoài tác động lên bề mặt dung dịch. Cả hai chất lỏng đều góp phần vào thành phần của hơi được tạo thành, sự hiện diện của chất lỏng dễ bay hơi càng lớn; đó là, điểm có điểm sôi thấp nhất.
Do đó, chất lỏng dễ bay hơi nhất chiếm phần lớn chất chưng cất được hình thành. Quá trình được lặp lại cho đến khi đạt được độ tinh khiết mong muốn hoặc nồng độ tối đa có thể.
Chỉ số
- 1 Quy trình chưng cất đơn giản
- Đội 1.1
- 1.2 Bình ngưng
- 1.3 Hệ thống sưởi
- 2 ví dụ
- 2.1 Chưng cất nước và rượu
- 2.2 Tách lỏng-rắn
- 2.3 Rượu và glycerin
- 3 tài liệu tham khảo
Quy trình chưng cất đơn giản
Trong chưng cất đơn giản, nhiệt độ của dung dịch được tăng lên cho đến khi đạt đến điểm sôi. Tại thời điểm đó, sự chuyển đổi giữa trạng thái lỏng và khí xảy ra. Điều này được quan sát thấy khi một sự sủi bọt liên tục bắt đầu trong quá trình hòa tan.
Đội
Các thiết bị để thực hiện chưng cất đơn giản thường bao gồm một cái bật lửa hoặc chăn sưởi (xem hình ảnh); một bình thủy tinh chịu lửa tròn với miệng thủy tinh mờ, để cho phép khớp nối của nó; và một số hạt thủy tinh (một số sử dụng một thanh gỗ) để giảm kích thước của các bong bóng hình thành.
Các hạt thủy tinh đóng vai trò là lõi hình thành bong bóng, cho phép chất lỏng sôi chậm, ngăn ngừa quá nhiệt dẫn đến sự hình thành của một loại bong bóng khổng lồ; thậm chí có khả năng đẩy một khối chất lỏng ra khỏi bong bóng chưng cất.
Được gắn vào miệng bình là một bộ chuyển đổi thủy tinh chịu lửa với ba vòi phun, được làm bằng thủy tinh mờ. Một miệng được ghép với bình chưng cất, một miệng thứ hai được ghép với bình ngưng và miệng thứ ba được đóng lại bằng cách sử dụng nút cao su.
Trong ảnh, lắp ráp thiếu bộ chuyển đổi này; và thay vào đó, thông qua cùng một nút cao su, nhiệt kế và một đầu nối trực tiếp với thiết bị ngưng tụ được đặt.
Bình ngưng
Thiết bị ngưng tụ là một thiết bị được thiết kế để thực hiện chức năng được chỉ định bởi tên của nó: để ngưng tụ hơi nước di chuyển qua bên trong nó. Bằng miệng trên của nó được ghép nối với bộ chuyển đổi, và bằng miệng dưới của nó được kết nối với một quả bóng nơi các sản phẩm chưng cất được thu thập.
Trong trường hợp hình ảnh, họ sử dụng (mặc dù không phải lúc nào cũng đúng) một hình trụ chia độ, để đo thể tích chưng cất cùng một lúc.
Nước lưu thông qua lớp vỏ ngoài của thiết bị ngưng tụ, xâm nhập vào phần này bởi phần kém hơn và rời khỏi phần vượt trội. Điều này đảm bảo rằng nhiệt độ ngưng tụ đủ thấp để cho phép ngưng tụ hơi được tạo ra trong bình chưng cất.
Tất cả các bộ phận tạo nên thiết bị chưng cất được cố định bằng các kẹp được nối với giá đỡ bằng kim loại.
Một thể tích dung dịch được chưng cất được đặt trong bình tròn có dung tích phù hợp.
Các kết nối thích hợp được thực hiện bằng cách sử dụng than chì hoặc dầu mỡ để đảm bảo rằng niêm phong có hiệu quả và bắt đầu làm nóng dung dịch. Đồng thời, dòng nước qua thiết bị ngưng tụ được bắt đầu.
Hệ thống sưởi
Khi quá trình gia nhiệt của chưng cất tiến hành, nhiệt độ tăng lên được quan sát trong nhiệt kế, cho đến khi đạt đến điểm mà nhiệt độ không đổi. Điều này vẫn còn như vậy ngay cả khi sưởi ấm tiếp tục; trừ khi tất cả các chất lỏng dễ bay hơi đã bay hơi hoàn toàn.
Giải thích cho hành vi này là đã đạt được điểm sôi của thành phần sôi thấp hơn của hỗn hợp chất lỏng, trong đó áp suất hơi của nó bằng với áp suất bên ngoài (760 mm Hg).
Tại thời điểm này, tất cả năng lượng nhiệt được sử dụng trong sự thay đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí liên quan đến sự hết hạn của lực kết dính liên phân tử của chất lỏng. Do đó, việc cung cấp nhiệt không làm tăng nhiệt độ.
Sản phẩm lỏng của quá trình chưng cất được thu thập trong bình, được dán nhãn đúng, khối lượng của chúng sẽ phụ thuộc vào thể tích ban đầu được đặt trong bình chưng cất.
Ví dụ
Chưng cất nước và rượu
Có dung dịch cồn 50% trong nước. Biết rằng điểm sôi của rượu là 78,4 ° C và điểm sôi của nước là khoảng 100 ° C, sau đó người ta có thể có được một loại rượu nguyên chất với một bước chưng cất đơn giản? Câu trả lời là không.
Bằng cách đun nóng hỗn hợp cồn-nước, điểm sôi của chất lỏng dễ bay hơi nhất ban đầu đạt được; trong trường hợp này, rượu. Hơi được tạo thành sẽ có tỷ lệ lớn hơn của rượu, nhưng cũng sẽ có sự hiện diện cao của nước trong hơi, vì các điểm sôi tương tự nhau..
Chất lỏng thu được từ quá trình chưng cất và ngưng tụ sẽ có tỷ lệ cồn lớn hơn 50%. Nếu chất lỏng này được chưng cất liên tiếp, có thể đạt được dung dịch cồn đậm đặc; nhưng không nguyên chất, vì hơi nước sẽ tiếp tục kéo nước đến một thành phần nhất định, tạo thành cái gọi là azeotrope
Sản phẩm lỏng của quá trình lên men đường có tỷ lệ cồn là 10%. Nồng độ này có thể được thực hiện ở mức 50%, như trong trường hợp của Whisky, bằng cách chưng cất đơn giản.
Tách chất lỏng-rắn
Dung dịch muối trong nước được tạo thành bởi một chất lỏng có thể bay hơi và hợp chất không bay hơi, có nhiệt độ sôi cao: muối.
Khi dung dịch được chưng cất, nước tinh khiết có thể thu được trong chất lỏng ngưng tụ. Trong khi đó, ở đáy bình chưng cất, muối sẽ lắng đọng.
Rượu và glycerin
Nó có hỗn hợp rượu ethyl, với điểm sôi là 78,4 ºC và glycerin, với điểm sôi là 260 ºC. Khi được chưng cất đơn giản, hơi được tạo thành sẽ có tỷ lệ cồn rất cao, gần 100%.
Vì vậy, bạn sẽ nhận được một chất lỏng chưng cất với tỷ lệ phần trăm của rượu, tương tự như hơi nước. Điều này xảy ra bởi vì điểm sôi của chất lỏng rất khác nhau.
Tài liệu tham khảo
- Claude Yoder (2019). Chưng cất Hóa học có dây Lấy từ: Wiredchemist.com
- Whites, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập.
- Dragani, Rạch. (Ngày 17 tháng 5 năm 2018). Ba ví dụ về hỗn hợp chưng cất đơn giản. Kinh dị. Lấy từ: sciences.com
- Helmenstine, Anne Marie, Tiến sĩ (Ngày 2 tháng 1 năm 2019). Chưng cất là gì? Định nghĩa hóa học. Lấy từ: thinkco.com
- Tiến sĩ thợ hàn (s.f.). Chưng cất đơn giản. Lấy từ: dartmouth.edu
- Đại học Barcelona. (s.f.). Chưng cất Lấy từ: ub.edu