عملية التقطير البسيطة والأمثلة

ال تقطير بسيط هي عملية يتم فيها نقل الأبخرة الناتجة من السائل مباشرة إلى المكثف ، حيث تنخفض درجة حرارة الأبخرة وتحدث تكاثفها.

يتم استخدامه لفصل المكون المتطاير من المكونات غير المتطايرة الموجودة في السائل. كما أنها تستخدم لفصل اثنين من السوائل الموجودة في محلول مع نقاط الغليان مختلفة جدا.

التقطير البسيط ليس طريقة فعالة لفصل سوائل متطايرة موجودة في محلول. عندما تزداد درجة حرارته من خلال إمداد الحرارة ، تزداد أيضًا الطاقة الحركية للجزيئات ، مما يتيح لها التغلب على القوة المتماسكة بينها.

تبدأ السوائل المتطايرة في الغليان عندما يكون ضغط البخار مساوياً للضغط الخارجي الذي يمارس على سطح المحلول. يسهم كلا السائلين في تكوين البخار المتكون ، ويكون وجود السائل الأكثر تقلبًا أكبر ؛ وهذا هو ، مع أقل نقطة الغليان.

لذلك ، يشكل السائل الأكثر تقلبًا معظم ناتج التقطير. تتكرر العملية حتى تصل إلى النقاء المرغوب أو أقصى تركيز ممكن.

مؤشر

• 1 عملية التقطير البسيط
  • 1.1 فريق
  • 1.2 مكثف
  • 1.3 التدفئة
• 2 أمثلة
  • 2.1 تقطير الماء والكحول
  • 2.2 فصل السائل الصلبة
  • 2.3 الكحول والجلسرين
• 3 المراجع

عملية التقطير البسيطة

في التقطير البسيط ، تزداد درجة حرارة المحلول حتى يصل إلى درجة الغليان. في تلك اللحظة ، يحدث الانتقال بين الحالة السائلة والغازية. ويلاحظ هذا عندما تبدأ فقاعات ثابتة في الذوبان.

معدات

تتكون المعدات اللازمة لإجراء التقطير البسيط عادة من بطانية أخف أو بطانية التدفئة (انظر الصورة) ؛ قارورة زجاجية حرارية مستديرة مع فم زجاجي بلوري ، للسماح بالاقتران ؛ وبعض الخرز الزجاجي (بعضها يستخدم عصا خشبية) لتقليل حجم الفقاعات المتكونة.

تعمل حبيبات الزجاج كنوى لتشكيل الفقاعات ، والتي تسمح للسائل بالغليان ببطء ، مما يمنع ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن تكوين نوع من الفقاعات العملاقة ؛ قادرة حتى على إخراج كتلة من السائل من بالون التقطير.

مرفق بفم القارورة محول زجاجي مقاوم للحرارة مع ثلاث فتحات ، وهي مصنوعة من زجاج بلوري. يقترن الفم بقارورة التقطير ، ويقترن الفم الثاني بالمكثف ويتم إغلاق الفم الثالث باستخدام سدادة مطاطية.

في الصورة ، يفتقر التجميع إلى هذا المحول. وبدلاً من ذلك ، من خلال نفس سدادة المطاط ، يتم وضع مقياس الحرارة وموصل مباشر إلى المكثف.

مكثف

المكثف عبارة عن جهاز مصمم لتحقيق الوظيفة المشار إليها باسمه: لتكثيف البخار الذي يتحرك عبر الجزء الداخلي منه. بواسطة فمه العلوي يقترن بالمحول ، وبفمه السفلي متصل بكرة حيث يتم جمع منتجات التقطير.

في حالة الصورة ، يستخدمون (على الرغم من أنه ليس صحيحًا دائمًا) أسطوانة متدرجة ، لقياس مستوى الصوت المقطر مرة واحدة.

الماء الذي يدور من خلال الغلاف الخارجي للمكثف ، يدخل إلى هذا الجزء السفلي ويترك الجزء العلوي. هذا يضمن أن تكون درجة حرارة المكثف منخفضة بدرجة كافية للسماح بتكثيف الأبخرة المنتجة في قارورة التقطير.

يتم إصلاح جميع القطع التي تشكل جهاز التقطير بواسطة المشابك المتصلة دعامة معدنية.

يوضع حجم المحلول الذي يجب إخضاعه للتقطير في قارورة دائرية بسعة مناسبة.

يتم إجراء التوصيلات المناسبة باستخدام الجرافيت أو الشحوم لضمان كفاءة الختم ، ويتم بدء تسخين المحلول. في الوقت نفسه ، يتم بدء مرور الماء عبر المكثف.

تدفئة

مع استمرار تسخين منطاد التقطير ، تلاحظ زيادة في درجة الحرارة في مقياس الحرارة ، حتى تصل إلى نقطة تظل فيها درجة الحرارة ثابتة. هذا لا يزال كذلك حتى لو استمرت التدفئة ؛ ما لم تبخرت جميع السائل المتقلبة تماما.

التفسير لهذا السلوك هو أن نقطة الغليان لمكون الغليان السفلي للخليط السائل قد تم الوصول إليها ، حيث يكون ضغط البخار مساوياً للضغط الخارجي (760 مم زئبق).

عند هذه النقطة ، يتم إنفاق كل الطاقة الحرارية في التغيير من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية التي تنطوي على انتهاء صلاحية التماسك الجزيئي للسائل. لذلك ، لا يترجم مصدر الحرارة إلى زيادة في درجة الحرارة.

يتم جمع المنتج السائل للتقطير في قوارير ، معنية بشكل صحيح ، والتي تعتمد أحجامها على الحجم الذي تم وضعه في الأصل في قارورة التقطير.

أمثلة

تقطير الماء والكحول

يوجد محلول الكحول بنسبة 50٪. مع العلم أن نقطة غليان الكحول هي 78.4 درجة مئوية ونقطة غليان الماء حوالي 100 درجة مئوية ، هل يمكن للمرء الحصول على كحول نقي بخطوة التقطير البسيطة؟ الجواب هو لا.

عن طريق تسخين خليط الكحول - الماء ، يتم الوصول في البداية إلى نقطة غليان السائل الأكثر تقلبًا ؛ في هذه الحالة ، الكحول. سيكون للبخار المتكون نسبة أكبر من الكحول ، ولكن سيكون هناك أيضًا وجود كبير للمياه في البخار ، حيث أن نقاط الغليان متشابهة..

سيكون السائل الذي يتم جمعه من التقطير والتكثف يحتوي على نسبة كحول تزيد عن 50٪. إذا تعرض هذا السائل لتقطير متعاقب ، يمكن الوصول إلى محلول كحول مركّز ؛ ولكن ليس نقيًا ، لأن الأبخرة ستستمر في سحب الماء إلى تكوين معين ، وتشكيل ما يعرف باسم الأزيوتروب

يحتوي المنتج السائل لتخمير السكريات على نسبة مئوية من الكحول تبلغ 10٪. يمكن إجراء هذا التركيز بنسبة 50٪ ، كما في حالة الويسكي ، عن طريق التقطير البسيط.

فصل السائل الصلبة

يتكون محلول ملح في الماء عن طريق سائل يمكن تطايره ، ومركب غير متطاير ، مع درجة غليان عالية: الملح.

عندما يتم تقطير المحلول ، يمكن الحصول على الماء النقي في سائل التكثيف. وفي الوقت نفسه ، في قاع قارورة التقطير ، سوف ترسب الأملاح.

الكحول والجلسرين

يحتوي على مزيج من الكحول الإيثيلي ، بنقطة غليان تبلغ 78.4 درجة مئوية ، وجليسرين ، بنقطة غليان تبلغ 260 درجة مئوية. عندما يتعرض التقطير البسيط ، سيكون للبخار المتكون نسبة مئوية عالية جدًا من الكحول ، بما يقرب من 100٪.

لذلك سوف تحصل على سائل مقطر بنسبة مئوية من الكحول ، على غرار البخار. يحدث هذا لأن نقاط غليان السوائل مختلفة تمامًا.

مراجع

1. كلود يودر (2019). التقطير. كيمياء سلكية تم الاسترجاع من: wiredchemist.com
2. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم.
3. دراغاني ، راشيل. (17 مايو 2018). ثلاثة أمثلة لمخاليط التقطير البسيطة. Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com
4. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (2 يناير 2019). ما هو التقطير؟ تعريف الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
5. الدكتور لحام (بدون تاريخ). تقطير بسيط. تم الاسترجاع من: dartmouth.edu
6. جامعة برشلونة. (بدون تاريخ). التقطير. تم الاسترجاع من: ub.edu