Vi förklarar vad destillation är, exempel på denna separationsmetod och vilka typer av destillation som kan användas.
Vad är destillation?
Destillation kallas en metod för fasseparation, som är bland de metoder för separation av blandningar. Destillation består av konsekutiv och kontrollerad användning av två fysiska processer: den förångning och den kondensation, genom att använda dem selektivt för att separera komponenterna i en blandning vanligtvis av en homogen typ, det vill säga där dess komponenter inte kan särskiljas med blotta ögat.
Blandningar som kan separeras i sina individuella komponenter med hjälp av destillation kan innehålla två vätskor, a fast i en vätska eller till och med gaser smoothies. Denna separationsmetod är baserad på skillnaden i kokpunkter (en inneboende egenskap hos materia, vad är temperatur till vilken Tryck ånga från en vätska är lika med trycket som omger vätskan) av olika ämnen. Ämnet med lägst Kokpunkt har, då kommer detta ämne att kondensera i en annan behållare, och det blir relativt rent.
På detta sätt, för att destillationen ska kunna utföras korrekt, måste vi koka blandningen tills den når kokpunkten för en av ämnen komponenter, som sedan blir ånga och kan ledas till en kyld behållare, där den kondenserar och blir flytande igen.
Den andra beståndsdelen kommer å andra sidan att förbli i behållaren utan förändringar; men i båda fallen kommer vi att ha ren substans, fri från den initiala blandningen.
Raoults lag
När vi har en idealisk blandning av vätskor (en blandning där interaktionerna mellan partiklar olika anses lika med växelverkan mellan lika partiklar) är Raoults lag uppfylld.
Denna lag säger att det partiella ångtrycket för varje komponent i gasblandningen är lika med ångtrycket för den rena komponenten multiplicerat med dess molfraktion i vätskeblandningen.
Det totala ångtrycket är alltså summan av partialtrycken för komponenterna i blandningen i gasfasen. Å andra sidan är molfraktionen av en komponent i en blandning ett dimensionslöst mått på dess koncentration. Storleken som nämns ovan kan beräknas med hjälp av följande ekvationer:
Var:
- px Y py är komponenternas partialtryck x och Y i blandningen av ångor som omger vätskeblandningen.
- px * och py * är komponenternas ångtryck x och Y.
- xx Y xy är molfraktionerna av komponenterna x och Y i den flytande blandningen.
- nx Y ny är mängden substans i komponenterna x och Y i den flytande blandningen.
Raoults lag som tagits upp ovan är giltig för ideala blandningar (som är en modell etablerad av människan för att förenkla studier), men i verkligheten lider denna lag av avvikelser när blandningen är verklig.
Således, om de olika partiklarna i blandningen har starkare intermolekylära krafter än partiklarna i den rena vätskan, är blandningens ångtryck mindre än ångtrycket för den rena vätskan, vilket ger en negativ avvikelse från lagen av Raoult.
Om däremot de intermolekylära krafterna mellan partiklarna i den rena vätskan är större än de hos partiklarna i blandningen, kommer partiklarna i blandningen lättare att kunna ta sig ut till ångfasen, så att ångtrycket av blandningen blir större, vilket ger en positiv avvikelse från Raoults lag
När du vill destillera en azeotrop blandning (till exempel etanol och vatten) är det nödvändigt att tillsätta någon komponent (bensen, i det här fallet) så att azeotropen modifieras och på detta sätt kunna separera komponenterna i blandning. En azeotrop är en flytande blandning med en definierad sammansättning som när den kokar har de alstrade ångorna samma sammansättning av blandningen (så att komponenterna i den azeotropa blandningen inte kan separeras genom enkel eller fraktionerad destillation).
Azeotroper har en definierad koktemperatur, till exempel vid ett tryck på 1 atm, kokar etanol vid 78,37 ° C och vatten kokar vid 100 ° C, medan etanol-vatten azeotrop kokar vid 78,2 ° C. Azeotropa blandningar har negativa eller positiva avvikelser från Raoults lag beroende på fallet.
Typer av destillation
Destillation kan ske på olika sätt:
- Enkel destillation. Det mest elementära består i att koka blandningen tills de olika komponenterna separeras. Det är en effektiv separationsmetod när kokpunkterna för komponenterna i blandningen skiljer sig mycket åt (helst bör de ha en skillnad på minst 25 ° C, annars garanterar det inte den totala renheten hos det destillerade ämnet).
- Fraktionerad destillation. Den utförs med hjälp av en fraktioneringskolonn, som är uppbyggd av olika plattor i vilka förångning och kondensering sker successivt, vilket garanterar större renhet i de separerade komponenterna.
- Vakuumdestillation. Genom att reducera trycket tills ett vakuum genereras, katalyseras processen för att sänka komponenternas kokpunkt, eftersom vissa har mycket höga kokpunkter som kan reduceras när trycket reduceras kraftigt och på så sätt påskynda destillationsprocessen.
- Azeotropisk destillation. Det är den destillation som är nödvändig för att bryta en azeotrop, det vill säga en blandning vars ämnen beter sig som en, till och med delar kokpunkten, så att de inte kan separeras genom enkel eller fraktionerad destillation. För att separera en azeotrop blandning är det nödvändigt att modifiera blandningsbetingelserna, till exempel genom att tillsätta någon separerande komponent.
- Ångdestillation. De flyktiga och icke-flyktiga komponenterna i en blandning separeras genom direktinsprutning av vattenånga.
- Torr destillation. Den består av att värma fasta material utan närvaro av lösningsmedel vätskor, skaffa gaser och kondensera dem sedan i en annan behållare.
- Förbättrad destillation. Även kallad alternativ eller reaktiv destillation är den anpassad till de specifika fallen av blandningar som är svåra att separera eller som har samma kokpunkt.
Exempel på destillation
- Oljeraffinering. Separationen av de olika kolväten närvarande i Petroleum Den utförs genom fraktionerad destillation, lagring i olika skikt eller separata fack i en destillationskolonn varje förening som härrör från kokning av råolja. Dessa gaser stiger upp och kondenserar i kolonnens övre skikt, medan tätare ämnen som asfalt och paraffin finns kvar i de nedre skikten.
- Katalytisk sprickbildning. Detta är namnet på vissa vanliga vakuumdestillationer vid oljebearbetning, med vakuumtorn för att separera gaserna från råkokningen. Sålunda accelereras kokningen av kolvätena och den bearbeta. Krackning är en typ av destruktiv destillation, där större kolväten bryts (vid höga temperaturer och med hjälp av katalysatorer) till mindre kolväten, som har lägre kokpunkter.
- Etanolrening. Att separera alkoholer Liksom etanol från vatten under dess produktion i laboratoriet används en azeotropisk destillation, som tillsätter blandningen bensen eller andra komponenter som främjar eller påskyndar separationen, och som sedan enkelt kan avlägsnas utan att ändra den kemiska sammansättningen av produkt.
- Kolbearbetning. För att erhålla flytande organiska bränslen används kol eller ved med hjälp av torrdestillationsförfaranden, vilket innebär att de gaser som släpps ut i förbränning.
- Termolys av mineralsalter. Med hjälp av torr destillation erhålls olika mineralämnen med hög industriell användbarhet, från emanation och kondensation av gaser som erhålls genom förbränning av mineralsalter.
- Alembiken. Detta är namnet på enheten som uppfanns i den arabiska antiken, vars syfte är att producera parfymer, mediciner och alkohol från fermenterade frukter. I dess funktion används principerna för destillation: ämnen värms upp i en liten panna och de producerade gaserna kyls i en spole som leder till en annan behållare där vätskan som produceras av kondensationen av nämnda gaser samlas upp.
- Parfymproduktion. Ångdestillation används för att erhålla parfymer, kokande vatten tillsammans med konserverade blommor, för att producera en gas med önskad lukt och som när den kondenseras sedan kan användas som basvätska i parfymer.