Објашњавамо шта је дестилација, примере ове методе раздвајања и врсте дестилације које се могу користити.
Шта је дестилација?
Дестилација се назива методом одвајања фаза, која је међу методе раздвајања смеша. Дестилација се састоји од узастопне и контролисане употребе два физичка процеса: испаравање анд тхе кондензације, користећи их селективно за одвајање компоненти а мешавина обично хомогеног типа, односно у коме се његове компоненте не могу разликовати голим оком.
Смеше које се дестилацијом могу раздвојити на појединачне компоненте могу да садрже две течности, а чврст у течности или чак гасови смоотхиес. Овај метод раздвајања заснива се на разлици у тачкама кључања (инхерентно својство материја, шта је температура којима се Притисак пара течности једнака је притиску који окружује течност) различитих супстанци. Супстанца са најнижим Тачка кључања имати, онда ће се ова супстанца кондензовати у другом контејнеру и биће релативно чиста.
На овај начин, да би дестилација била правилно спроведена, морамо да прокувамо смешу док не достигне тачку кључања једне од супстанце компоненте, које ће тада постати пара и могу се одвести у охлађени контејнер, где се кондензују и поново постају течне.
Друга конститутивна супстанца, с друге стране, остаје у контејнеру без измена; али у оба случаја имаћемо чисте супстанце, без иницијалне мешавине.
Раоултов закон
Када имамо идеалну мешавину течности (мешавина у којој су интеракције између честице различити се сматрају једнаким интеракцијама између једнаких честица) испуњен је Раоултов закон.
Овај закон каже да је парцијални притисак паре сваке компоненте у смеши гаса једнак притиску паре чисте компоненте помноженом са њеним молским уделом у течној смеши.
Укупни притисак паре је, дакле, збир парцијалних притисака компоненти смеше у гасној фази. С друге стране, молска фракција компоненте у смеши је бездимензионална мера њене концентрације. Горе поменуте величине могу се израчунати коришћењем следећих једначина:
Где:
- пк И пи су парцијални притисци компоненти Икс и И односно у смеши испарења која окружује течну смешу.
- пк * и пи * су притисци паре компоненти Икс и И.
- кк И ки су молске фракције компоненти Икс и И у течној смеши.
- нк И ни су количине супстанце компоненти Икс и И у течној смеши.
Раоултов закон који је горе поменут важи за идеалне смеше (које су модел који је успоставило људско биће да поједностави студије), али у стварности овај закон трпи одступања када је мешавина стварна.
Дакле, ако различите честице у смеши имају јаче интермолекуларне силе од честица у чистој течности, тада је притисак паре смеше мањи од притиска паре чисте течности, што доводи до негативног одступања од Раоултовог закона.
Ако су, с друге стране, међумолекулске силе између честица у чистој течности веће од оних честица у смеши, честице у смеши ће моћи лакше да побегну у парну фазу, тако да притисак паре мешавине ће бити већа, стварајући позитивно одступање од Рауловог закона
Када желите да дестилујете азеотропну смешу (на пример, етанол и воду), потребно је додати неку компоненту (у овом случају бензен) како би се азеотроп модификовао и на тај начин могли да раздвоје компоненте мешавина. Азеотроп је течна смеша са дефинисаним саставом да када прокључа, настале паре имају исти састав смеше (тако да се компоненте азеотропне смеше не могу раздвојити једноставном или фракционом дестилацијом).
Азеотропи имају дефинисану температуру кључања, на пример, при притиску од 1 атм, етанол кључа на 78,37 ° Ц и вода кључа на 100 ° Ц, док азеотроп етанол-вода кључа на 78,2 ° Ц. Азеотропне смеше имају негативна или позитивна одступања од Раоултовог закона у зависности од случаја.
Врсте дестилације
Дестилација се може десити на различите начине:
- Једноставна дестилација. Најелементарније се састоји од кључања смеше док се различите компоненте не раздвоје. То је ефикасан метод раздвајања када се тачке кључања компоненти смеше увелико разликују (идеално би требало да имају разлику од најмање 25 ° Ц, иначе не гарантује потпуну чистоћу дестиловане супстанце).
- Фракционом дестилацијом. Изводи се помоћу колоне за фракционисање, која се састоји од различитих плоча у којима се сукцесивно одвијају испаравање и кондензација, гарантујући већу чистоћу у одвојеним компонентама.
- Вакум дестилација. Смањењем притиска све док се не створи вакуум, процес се катализира како би се смањила тачка кључања компоненти, пошто неке имају веома високе тачке кључања које се могу смањити када се притисак у великој мери смањи и на тај начин убрзава процес дестилације.
- Азеотропна дестилација. Дестилација је неопходна да би се разбио азеотроп, односно смеша чије се супстанце понашају као једна, чак и деле тачку кључања, тако да се не могу раздвојити једноставном или фракционом дестилацијом. Да би се одвојила азеотропна смеша, потребно је модификовати услове мешања, на пример додавањем неке компоненте за раздвајање.
- Дестилација паром. Испарљиве и неиспарљиве компоненте смеше се раздвајају директним убризгавањем водене паре.
- Сува дестилација. Састоји се од загревања чврстих материјала без присуства растварачи течности, добијају гасове и затим их кондензују у другом контејнеру.
- Побољшана дестилација. Такође се назива алтернативна или реактивна дестилација, прилагођена је специфичним случајевима мешавина које је тешко одвојити или које имају исту тачку кључања.
Примери дестилације
- Прераду нафте. Раздвајање разних угљоводоника присутан у Петролеум Изводи се фракционом дестилацијом, складиштењем у различитим слојевима или одвојеним одељцима дестилационе колоне, свако једињење добијено кувањем сировог уља. Ови гасови се дижу и кондензују у горњим слојевима стуба, док гушће супстанце попут асфалта и парафина остају у доњим слојевима.
- Каталитичко пуцање. Ово је назив дат одређеним уобичајеним вакуум дестилацијама у преради уља, користећи вакуумске куле за одвајање гасова од сировог кувања. Тако се кључање угљоводоника убрзава и процес. Крекинг је врста деструктивне дестилације, у којој се већи угљоводоници разбијају (на високим температурама и коришћењем катализатора) у мање угљоводонике, који имају ниже тачке кључања.
- Пречишћавање етанола. Да се раздвоје алкохоли Као етанол из воде током производње у лабораторији, користи се азеотропна дестилација, додајући у смешу бензен или друге компоненте које поспешују или убрзавају раздвајање, а које се затим могу лако уклонити без промене хемијског састава. производ.
- Прерада угља. За добијање течних органских горива, угаљ или дрво се користе поступцима суве дестилације, тако да се гасови који се емитују у сагоревање.
- Термолиза минералних соли. Сувом дестилацијом добијају се различите минералне материје високе индустријске корисности, од еманације и кондензације гасова добијених сагоревањем минералних соли.
- Тхе алембиц. Ово је име дато уређају измишљеном у арапској антици, чија је сврха производња парфема, лекова и алкохола од ферментисаног воћа. У његовом раду користе се принципи дестилације: супстанце се загревају у малом котлу, а произведени гасови се хладе у калему који води до другог контејнера где се сакупља течност која настаје кондензацијом наведених гасова.
- Производња парфема. Дестилацијом паром се добијају парфеми, кључала вода заједно са конзервираним цветовима, да би се добио гас жељеног мириса који се, када се кондензује, може користити као базна течност у парфемима.