Basit damıtma: işlem ve örnekler

Basit damıtma, bir sıvıdan üretilen buharların doğrudan bir yoğunlaştırıcıya alındığı, içindeki buharın sıcaklığının düştüğü ve yoğunlaştığı bir işlemdir.

Bir uçucu bileşeni, bir sıvıda bulunan uçucu olmayan bileşenlerden ayırmak için kullanılır. Çok farklı kaynama noktalarına sahip bir çözelti içinde bulunan iki sıvının ayrılması için de kullanılır.

Basit damıtma, bir çözeltide bulunan iki uçucu sıvının ayrılması için etkili bir yöntem değildir. Sıcaklığı ısı kaynağıyla arttığında, moleküllerin kinetik enerjisi de artar ve bu da aralarındaki yapışkan kuvvetin üstesinden gelmelerini sağlar.

Uçucu sıvılar, buhar basıncı, çözeltinin yüzeyine uygulanan harici basınca eşit olduğunda kaynamaya başlar. Her iki sıvı da oluşan buharın bileşimine katkıda bulunur, daha uçucu sıvının varlığı daha büyüktür; yani, kaynama noktası en düşük olanıdır.

Bu nedenle, en uçucu sıvı, oluşan damıtmanın çoğunu oluşturur. İşlem istenen bir saflığa veya mümkün olan maksimum konsantrasyona ulaşana kadar tekrar edilir.

Basit damıtma işlemi

Basit distilasyonda, bir çözeltinin sıcaklığı kaynama noktasına ulaşana kadar arttırılır. O anda, sıvı ve gaz haller arasında geçiş meydana gelir. Bu, çözeltide sürekli bir kabarcıklanma başladığında gözlenir.

ekipman

Basit damıtma işlemini gerçekleştirmek için kullanılan ekipman genellikle daha hafif veya ısıtmalı bir battaniyeden oluşur (bkz. Resim); birleşmesine izin vermek için buzlu cam ağzı olan yuvarlak refrakter bir cam şişe; ve oluşan kabarcıkların boyutunu azaltmak için bazı cam boncuklar (bazıları tahta bir çubuk kullanır).

Cam boncuklar, sıvının yavaşça kaymasını sağlayan, bir tür dev kabarcık oluşumu ile sonuçlanan aşırı ısınmayı önleyen kabarcık oluşturucu çekirdekler olarak işlev görür; damıtma balonundan bir sıvı kütlesini bile çıkarabilir.

Şişenin ağzına takılı, buzlu camdan yapılmış, üç nozullu refrakter bir cam adaptörüdür. Damıtma şişesine bir ağız bağlanır, kondansöre ikinci bir ağız bağlanır ve üçüncü ağız bir lastik tıpa kullanılarak kapatılır.

Resimde montaj bu adaptörden yoksundur; ve bunun yerine, aynı lastik tapa aracılığıyla termometreyi ve kondansatöre doğrudan bir konektör yerleştirilir.

kondansatör

Yoğuşturucu, adıyla belirtilen işlevi yerine getirmek için tasarlanmış bir cihazdır: kendi içinde hareket eden buharı yoğunlaştırmak için. Üst ağzıyla adaptöre bağlanır ve alt ağzıyla damıtma ürünlerinin toplandığı bir balona bağlanır.

Görüntü durumunda, damıtılmış hacmi bir kerede ölçmek için (her zaman doğru olmasa da) dereceli bir silindir kullanırlar.

Yoğuşturucunun dış ceketi boyunca dolaşan su, bunun alt kısmı tarafından girer ve üst kısmı tarafından ayrılır. Bu, kondenser sıcaklığının, damıtma şişesinde üretilen buharların yoğunlaşmasını sağlayacak kadar düşük olmasını sağlar.

Damıtma aparatını oluşturan tüm parçalar, metal bir desteğe bağlı kelepçelerle sabitlenir.

Damıtma işlemine tabi tutulacak olan bir çözelti hacmi, yuvarlak bir kabın içine yeterli bir kapasiteye sahip yerleştirilir.

Sızdırmazlığın verimli olmasını sağlamak için grafit veya gres kullanılarak uygun bağlantılar yapılır ve çözeltinin ısıtılması başlatılır. Eş zamanlı olarak kondenserden su geçişi başlar.

ısıtma

Damıtma balonunun ısıtılması ilerledikçe, sıcaklığın sabit kaldığı bir noktaya ulaşana kadar termometrede sıcaklıkta bir artış gözlenir. Isıtma devam etse bile bu kalır; tüm uçucu sıvı tamamen buharlaşmadığı sürece.

Bu davranışın açıklaması, sıvı karışımın düşük kaynama bileşeninin kaynama noktasına ulaşılmakta olup, buhar basıncı dış basınca (760 mm Hg) eşittir.

Bu noktada, tüm kalorik enerji, sıvı halinden gaz haline, sıvının moleküllerarası birleşme kuvvetinin sona ermesini içeren değişime harcanmaktadır. Bu nedenle, ısı kaynağı sıcaklıkta bir artışa neden olmaz.

Damıtma işleminin sıvı ürünü, hacimleri damıtma kabına yerleştirilen hacme bağlı olacak şekilde uygun şekilde etiketlenmiş şişelerde toplanır.

Örnekler

Su ve alkolün damıtılması

% 50 su içinde alkol çözeltisi vardır. Alkol kaynama noktasının 78.4 ° C olduğunu ve suyun kaynama noktasının yaklaşık 100 ° C olduğunu bilerek, basit bir damıtma basamağı ile saf bir alkol elde edilebilir mi? Cevap hayır.

Alkol-su karışımının ısıtılmasıyla, en uçucu sıvının kaynama noktasına başlangıçta ulaşılmaktadır; Bu durumda, alkol. Oluşan buhar, alkolün daha büyük bir oranına sahip olacaktır, fakat buharda yüksek su varlığı da olacaktır, çünkü kaynama noktaları benzerdir.

Damıtma ve yoğuşmadan toplanan sıvı, % 50'den daha büyük bir alkol yüzdesine sahip olacaktır. Bu sıvı ardışık damıtmalara maruz kalırsa konsantre bir alkol çözeltisine ulaşılabilir; fakat saf değil, çünkü buharlar suyu azeotrop olarak bilinen şeyi oluşturarak belirli bir bileşime sürüklemeye devam edecek

Şekerlerin fermantasyonunun sıvı ürünü, % 10'luk bir alkol yüzdesine sahiptir. Bu konsantrasyon Whiskey'de olduğu gibi% 50'ye kadar basit damıtma ile taşınabilir.

Sıvı-katı ayrımı

Sudaki bir tuz çözeltisi, uçucu hale gelebilen bir sıvı ve uçucu olmayan, yüksek kaynama noktalı: tuzlu bir bileşikten oluşur.

Çözelti damıtıldığında, yoğuşma sıvısında saf su elde edilebilir. Bu arada, damıtma şişesinin dibinde tuzlar yerleşir.

Alkol ve gliserin

Kaynama noktası 78.4 ºC olan etil alkol ve kaynama noktası 260 ºC olan gliserin karışımına sahiptir. Basit damıtma işlemine maruz bırakıldığında, oluşan buhar% 100'e yakın çok yüksek bir alkol oranına sahip olacaktır.

Böylece buharla aynı miktarda alkol damıtılmış bir sıvı elde edersiniz. Bu, sıvıların kaynama noktalarının çok farklı olması nedeniyle gerçekleşir.