Содержание
- Аппарат дистилляции
- График простой дистилляции
- Объем против температуры
- Простая теория дистилляции
- Дистилляция в промышленности
Когда вы ферментируете фрукты для приготовления спирта, вы можете перегонять жидкую смесь, чтобы изолировать ее части. Этот метод дистилляции использует преимущества различных композиций, которые составляют жидкость в процессе, таком как ферментация. Химики широко используют эти процессы для очистки растворителей и других продуктов жидких реакций, включая разделение компонентов сырой нефти.
Аппарат дистилляции
Графики дистилляции показывают количество, измеренное в экспериментах по дистилляции, которые разделяют составляющие жидкости. Эти эксперименты используют ректификационные колонны состоящий из колонки, которая позволяет жидкости капать в круглодонную колбу с термометром в верхней части колонны для определения температуры паров.
Диагональная жидкостная камера соединяется с точкой вдоль фракционного столба около вершины, которая проходит от камеры. Это создает площадь поверхности, на которой пары могут конденсироваться и накапливаться во внешней колбе.
Через схему дистилляции из простой диаграммы дистилляции жидкость кипит в газ, конденсируется обратно в жидкость и продолжает этот процесс до тех пор, пока жидкость, которую вы хотите отогнать, не соберется во внешней колбе. Аппарат работает, нагревая жидкость, которая накапливается в колбе, так что фракционный столбец сообщает вам о давлении пара в газовой форме жидкой смеси.
Термометр сверху должен показывать температуру кипения жидкости. Внешняя колба позволяет собирать жидкость, которую вы хотите отогнать, а также служит в качестве вентиляционного отверстия, чтобы аппарат не ломался при перегреве.
Тщательно контролируйте температуру, максимально увеличивая контакт между жидкостью, которая стекает обратно в круглодонную колбу, и паром, который поднимается через фракционную колонну. Иногда дробная колонна имеет стеклянные шарики или уровни, выступающие с внутренних сторон, чтобы максимизировать площадь поверхности контакта. Следите за температурой, используя термометр, чтобы определить температуру, при которой это происходит. Вы должны в конечном итоге с давлением паров жидкостей в смеси.
Установка аппарата гарантирует, что давление паров соединения с более низкой температурой кипения в смеси больше, чем давление паров с более высокой температурой кипения. Это также позволяет определить температуру кипения как температуру, при которой давление пара равно атмосферному давлению жидкости в открытом контейнере. Это самая низкая температура, при которой жидкая форма смеси или соединения кипит в газ. Эти методы фракционной перегонки делают их полезными в промышленных условиях для производства химических соединений.
График простой дистилляции
Вы также можете использовать фракцию газа, которая перегоняется в виде мольной доли, чтобы построить график температуры жидкости, парожидкостной смеси и самого пара для определения температуры кипения двух или более компонентов соединения. , Многие установки для дистилляции будут автоматически измерять температуру в течение всего периода эксперимента. Это может дать вам непрерывный набор точек данных с течением времени, которые могут быть легко получены с помощью Excel или другого программного обеспечения.
Кривая говорит вам об этом, потому что, когда пар нагревается и проходит через дробный столб, он должен разделиться на две отдельные смеси жидкостей и газов. Записывая температуру на протяжении всего процесса дистилляции, вы можете выяснить, какие соединения на самом деле основаны на температуре кипения.
Или вы можете использовать тот же процесс, чтобы определить температуру кипения известного соединения. Процесс ограничен, тем не менее, температурами, которые вы можете достигнуть при воздействии источника тепла на круглодонную колбу.
Объем против температуры
Простой график перегонки должен показать вам график перегонки объема в зависимости от температуры смеси с точками, в которых температура обоих или всех газов пересекается, определить точку кипения каждого компонента газа. Эта кривая состава позволяет определить подходящую установку устройства и температуру для разделения газовой или жидкой смеси. Вы можете поэкспериментировать с различными типами дробных столбцов, чтобы выяснить, какой из них дает вам наиболее четкое представление о точке кипения компонентов.
График простой перегонки следует простой теории перегонки. Простая перегонка означает, что газ конденсируется в жидкость один раз, поэтому вам нужно выполнить его для жидкостей или газов, которые имеют точки кипения достаточно далеко друг от друга, чтобы различить их.
Использование нескольких шагов конденсации называется фракционная перегонка, и, в этом случае, вы использовали бы график фракционной перегонки объема в зависимости от температуры. Вы можете экстраполировать, чтобы выяснить теоретические установки для других жидкостей и смесей, потому что наличие большего количества шариков или тарелок в установке должно теоретически улучшить метод разделения при одновременном увеличении времени, необходимого для разделения смеси.
Простая теория дистилляции
Смеси, которые перегоняются в ходе экспериментов, не дают чистых образцов, но приводят к загрязнению различных смесей, которые вы измеряете. Это означает, что вы можете использовать уравнения для объяснения экспериментальных результатов от перегонки, а также от прогнозов, основанных на ранее установленных данных о составе газов и жидкостей. Закон Рауля и Закон Дальтона дают вам способы измерения этих пропорций простой теории дистилляции.
Точный состав этого пара, который переключается между кипением и конденсацией, следует Закон Рауля, в котором говорится, что давление паров соединения уменьшается, когда оно находится в растворе, и может быть связано с молярным составом. Уравнение п= Ро Икс χ говорит вам, что парциальное давление определенного компонента А п производится на процент от компонента по и мольная доля А "ци" χ.
Парциальное давление - это давление, которое было бы у составляющего газа смеси, если бы он имел весь объем этой смеси при той же температуре. Это позволяет вам определить, сколько газа должно присутствовать, если вы знаете мольную долю заранее.
Затем вы можете использовать Закон Дальтона в котором говорится, что полное давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений, из которых она состоит. Теория о том, как частицы газа движутся и взаимодействуют друг с другом, объясняет это.
Вы можете описать давление пара соединения, используя температуру раствора и температуру кипения соединения, потому что, когда температура повышается, больше молекул газа будет иметь достаточно кинетической энергии, чтобы ударить друг друга в соответствующей ориентации, чтобы позволить реакции происходят. Им это необходимо для преодоления межмолекулярных сил, которые удерживают частицы вместе в жидкой фазе.
Дистилляция в промышленности
В дополнение к исследованию температуры кипения и газообразных свойств соединений, дистилляция оказывается полезной во многих применениях в промышленности. Его используют для изучения и формирования реакций между нефтью, водой и другими компонентами, такими как метан, которые используются в топливе. Пищевые ученые и производители могут использовать его для приготовления ликера, пива и различных видов вина. Методы дистилляции нашли практическое применение в промышленности косметики, фармацевтических препаратов и других химических методов производства.
Этот метод даже используется в лампочках для предотвращения повреждения вольфрамовой нити и обеспечения свечения в лампочках. Они делают это, отделяя воздух для производства газов, необходимых для производства лампочек. Эти методы дистилляции соответствуют теории и экспериментальным методам разделения.