Vi forklarer hvad destillation er, eksempler på denne adskillelsesmetode og hvilke typer destillation der kan bruges.
Hvad er destillation?
Destillation kaldes en metode til faseadskillelse, som er blandt de metoder til adskillelse af blandinger. Destillation består af konsekutiv og kontrolleret brug af to fysiske processer: den fordampning og kondensationved at bruge dem selektivt til at adskille komponenterne i en blanding sædvanligvis af en homogen type, det vil sige, hvor dens komponenter ikke kan skelnes med det blotte øje.
Blandinger, der kan adskilles i deres individuelle komponenter ved hjælp af destillation, kan indeholde to væsker, a solid i en væske eller endda gasser smoothies. Denne adskillelsesmetode er baseret på forskellen i kogepunkter (en iboende egenskab ved stof, hvad er temperatur hvortil Tryk damp af en væske er lig med trykket omkring væsken) af forskellige stoffer. Stoffet med den laveste Kogepunkt har, så vil dette stof kondensere i en anden beholder, og det vil være relativt rent.
På denne måde, for at destillationen kan udføres korrekt, skal vi koge blandingen, indtil den når kogepunktet for en af stoffer komponenter, som så bliver til damp og kan ledes til en afkølet beholder, hvor den kondenserer og bliver flydende igen.
Det andet indholdsstof vil på den anden side forblive i beholderen uden ændringer; men i begge tilfælde vil vi have rene stoffer, fri for den indledende blanding.
Raoults lov
Når vi har en ideel blanding af væsker (en blanding, hvor interaktionerne mellem de partikler forskellige anses for at være lig med interaktionerne mellem lige store partikler) er Raoults lov opfyldt.
Denne lov siger, at partialdamptrykket for hver komponent i gasblandingen er lig med damptrykket af den rene komponent ganget med dens molfraktion i væskeblandingen.
Det totale damptryk er altså summen af partialtrykket af komponenterne i blandingen i gasfasen. På den anden side er molfraktionen af en komponent i en blanding et dimensionsløst mål for dens koncentration. Størrelserne nævnt ovenfor kan beregnes ved hjælp af følgende ligninger:
Hvor:
- px Y py er komponenternes partialtryk x og Y i blandingen af dampe, der omgiver væskeblandingen.
- px * og py * er komponenternes damptryk x og Y.
- xx Y xy er molfraktionerne af komponenterne x og Y i den flydende blanding.
- nx Y ny er mængden af stof i komponenterne x og Y i den flydende blanding.
Raoults lov rejst ovenfor er gyldig for ideelle blandinger (som er en model etableret af mennesket for at forenkle undersøgelser), men i virkeligheden lider denne lov af afvigelser, når blandingen er ægte.
Således, hvis de forskellige partikler i blandingen har stærkere intermolekylære kræfter end partiklerne i den rene væske, så er blandingens damptryk mindre end damptrykket af den rene væske, hvilket giver en negativ afvigelse fra loven af Raoult.
Hvis de intermolekylære kræfter mellem partiklerne i den rene væske derimod er større end partiklernes i blandingen, vil partiklerne i blandingen lettere kunne undslippe til dampfasen, således at damptrykket af blandingen vil være større, hvilket giver en positiv afvigelse fra Raoults lov
Når du vil destillere en azeotrop blanding (f.eks. ethanol og vand), er det nødvendigt at tilsætte en komponent (benzen, i dette tilfælde), så azeotropen modificeres og på denne måde være i stand til at adskille komponenterne i blanding. En azeotrop er en flydende blanding med en defineret sammensætning, at når den koger, har de dannede dampe den samme sammensætning af blandingen (så komponenterne i den azeotrope blanding kan ikke adskilles ved simpel eller fraktioneret destillation).
Azeotroper har en defineret kogetemperatur, for eksempel ved et tryk på 1 atm, koger ethanol ved 78,37 ° C og vand koger ved 100 ° C, mens ethanol-vand azeotrop koger ved 78,2 ° C. Azeotrope blandinger har negative eller positive afvigelser fra Raoults lov alt efter tilfældet.
Typer af destillation
Destillation kan forekomme på forskellige måder:
- Simpel destillation. Det mest elementære består i at koge blandingen, indtil de forskellige komponenter er adskilt. Det er en effektiv adskillelsesmetode, når kogepunkterne for komponenterne i blandingen er meget forskellige (ideelt set bør de have en forskel på mindst 25 ° C, ellers garanterer det ikke den totale renhed af det destillerede stof).
- Fraktioneret destillation. Det udføres ved hjælp af en fraktioneringskolonne, som er opbygget af forskellige plader, hvori fordampning og kondensering finder sted successivt, hvilket garanterer større renhed i de adskilte komponenter.
- Vakuumdestillation. Ved at reducere trykket, indtil der dannes et vakuum, katalyseres processen for at reducere kogepunktet for komponenterne, da nogle har meget høje kogepunkter, som kan reduceres, når trykket reduceres kraftigt, og dermed accelerere destillationsprocessen.
- Azeotropisk destillation. Det er den destillation, der er nødvendig for at bryde en azeotrop, det vil sige en blanding, hvis stoffer opfører sig som én, endda deler kogepunktet, så de ikke kan adskilles ved simpel eller fraktioneret destillation. For at adskille en azeotrop blanding er det nødvendigt at modificere blandingsbetingelserne, for eksempel ved at tilsætte en eller anden separationskomponent.
- Dampdestillation. De flygtige og ikke-flygtige komponenter i en blanding adskilles ved direkte indsprøjtning af vanddamp.
- Tør destillation. Den består af opvarmning af faste materialer uden tilstedeværelse af opløsningsmidler væsker, få gasser og derefter kondensere dem i en anden beholder.
- Forbedret destillation. Også kaldet alternativ eller reaktiv destillation er den tilpasset de specifikke tilfælde af blandinger, der er svære at adskille, eller som har samme kogepunkt.
Eksempler på destillation
- Olieraffinering. Adskillelsen af de forskellige kulbrinter til stede i Petroleum Det udføres ved fraktioneret destillation, hvor hver forbindelse, der stammer fra kogning af råolie, opbevares i forskellige lag eller separate rum i en destillationskolonne. Disse gasser stiger op og kondenserer i de øverste lag af søjlen, mens tættere stoffer som asfalt og paraffin forbliver i de nederste lag.
- Katalytisk revnedannelse. Dette er navnet på visse sædvanlige vakuumdestillationer i olieforarbejdning, ved at bruge vakuumtårne til at adskille gasserne fra råkogningen. Således fremskyndes kogningen af kulbrinterne, og den behandle. Krakning er en form for destruktiv destillation, hvor større kulbrinter nedbrydes (ved høje temperaturer og ved hjælp af katalysatorer) til mindre kulbrinter, som har lavere kogepunkter.
- Ethanol rensning. At adskille alkoholer Ligesom ethanol fra vand under dets produktion i laboratoriet, anvendes en azeotrop destillation, der tilsætter blandingen benzen eller andre komponenter, der fremmer eller accelererer separationen, og som derefter let kan fjernes uden at ændre den kemiske sammensætning af produkt.
- Kulforarbejdning. For at opnå flydende organisk brændsel anvendes kul eller træ ved hjælp af tørre destillationsprocedurer, således at de gasser, der udsendes i forbrænding.
- Termolyse af mineralsalte. Ved hjælp af tør destillation opnås forskellige mineralske stoffer med høj industriel nytte, fra emanation og kondensation af gasser opnået ved afbrænding af mineralsalte.
- Almbikken. Dette er navnet på apparatet, der blev opfundet i den arabiske oldtid, hvis formål er at fremstille parfume, medicin og alkohol fra fermenterede frugter. I dens drift anvendes principperne for destillation: stoffer opvarmes i en lille kedel, og de producerede gasser afkøles i en spole, der fører til en anden beholder, hvor væsken, der produceres ved kondenseringen af nævnte gasser, opsamles.
- Parfumeproduktion. Dampdestillation bruges til at opnå parfume, kogende vand sammen med konserverede blomster, til at producere en gas med den ønskede lugt, og som, når den er kondenseret, så kan bruges som basisvæske i parfumer.