YKSINKERTAINEN TISLAUS: MENETELMÄ JA ESIMERKIT - KEMIA - 2025

Yksinkertainen tislaus on prosessi, jossa höyryt tuotetaan neste tuodaan suoraan lauhduttimeen, jossa alhaisessa lämpötilassa höyryn ja tiivistyminen.

Sitä käytetään erottamaan haihtuva komponentti nesteessä olevista haihtumattomista komponenteista. Sitä käytetään myös kahden nesteen erottamiseen, jotka ovat läsnä liuoksessa, jolla on hyvin erilaiset kiehumispisteet.

Yksinkertaisen tislauksen perusasetukset. Lähde: Pixabay

Yksinkertainen tislaus ei ole tehokas menetelmä liuoksessa olevien kahden haihtuvan nesteen erottamiseksi. Kun sen lämpötila nousee toimittamalla lämpöä, myös molekyylien kineettinen energia kasvaa, mikä antaa niiden voittaa niiden välisen koheesiovoiman.

Haihtuvat nesteet alkavat kiehua, kun niiden höyrynpaine on yhtä suuri kuin liuoksen pintaan kohdistuva ulkoinen paine. Molemmat nesteet edistävät muodostuneen höyryn koostumusta, haihtuvamman nesteen läsnäolo on suurempi; eli se, jolla on alhaisin kiehumispiste.

Siksi haihtuvampi neste muodostaa suurimman osan muodostuneesta tisleestä. Prosessia toistetaan, kunnes haluttu puhtaus tai suurin mahdollinen pitoisuus on saavutettu.

Yksinkertainen tislausprosessi

Yksinkertaisessa tislauksessa liuoksen lämpötilaa nostetaan, kunnes se kiehuu. Sillä hetkellä tapahtuu siirtymä nesteen välillä kaasumaisiin tiloihin. Tämä havaitaan, kun liuos alkaa jatkuvasti kuplivaa.

Laitteet

Yksinkertaisen tislauksen laitteet koostuvat yleensä polttimesta tai lämmityspeitteestä (katso kuva); pyöreä tulenkestävä lasipullo, jossa on jauhettu lasinen suu, sen kytkemisen mahdollistamiseksi; ja jotkut lasihelmet (toiset käyttävät puista sauvaa) muodostuneiden kuplien koon pienentämiseksi.

Lasihelmet toimivat kuplia muodostavina ytiminä, jotka antavat nesteen kiehua hitaasti välttäen ylikuumenemista, mikä johtaa eräänlaisten jättiläiskuplien muodostumiseen; jopa kykenevä karkottamaan nesteen massan tislauskolviin.

Pullon suuhun on kiinnitetty tulenkestävä lasisovitin, jossa on kolme suuhun tehtyä hiomalasia. Yksi kaula kiinnitetään tislauskolviin, toinen kaula kiinnitetään lauhduttimeen ja kolmas kaula suljetaan kumitulpalla.

Kuvassa kiinnikkeestä puuttuu tämä sovitin; ja sen sijaan lämpömittari ja suora liitin lauhduttimeen asetetaan saman kumitulpan läpi.

lauhdutin

Lauhdutin on laite, joka on suunniteltu suorittamaan nimensä osoittama toiminto: kondensoimaan sen läpi liikkuvaa höyryä. Ylemmän suun kautta se on kytketty adapteriin, ja alasuunsa kautta se on kytketty palloon, jossa tislaustuotteet kerätään.

Kuvan tapauksessa he käyttävät mitattua sylinteriä (vaikka se ei aina ole oikein) mittaamaan tislattua tilavuutta kerralla.

Vesi, joka kiertää lauhduttimen ulkovaipan läpi, menee siihen alaosan läpi ja poistuu yläosan läpi. Tämä varmistaa, että lauhduttimen lämpötila on riittävän matala, jotta tislauskolvissa syntyvät höyryt voivat tiivistyä.

Kaikki tislauslaitteiston muodostavat osat on kiinnitetty pidikkeillä, jotka on kytketty metallilaatikkoon.

Tilalle tislattava määrä liuosta asetetaan pyöreälle pulloon sopivan kapasiteetin kanssa.

Oikeat liitokset tehdään grafiitilla tai rasvalla tehokkaan tiivistyksen varmistamiseksi ja liuoksen lämmitys alkaa. Samanaikaisesti veden kulku lauhduttimen läpi alkaa.

Lämmitys

Kun tislauspulloa kuumennetaan, lämpömittarissa havaitaan lämpötilan nousua, kunnes saavutetaan piste, jossa lämpötila pysyy vakiona. Tämä pysyy niin, vaikka lämmitys jatkuu; ellei kaikki haihtuva neste ole haihtunut kokonaan.

Selitys tälle käyttäytymiselle on, että on saavutettu nesteseoksen alimman kiehumispisteen sisältävän komponentin kiehumispiste, jossa sen höyrynpaine on yhtä suuri kuin ulkoinen paine (760 mm Hg).

Tässä vaiheessa kaikki lämpöenergia kuluu muutoksessa nestemäisestä tilasta kaasumaiseen tilaan, johon liittyy nesteen molekyylien välisen koheesiovoiman loppuminen. Siksi lämmöntuotto ei tarkoita lämpötilan nousua.

Tislauksen nestemäinen tuote kerätään asianmukaisesti merkittyihin pulloihin, joiden tilavuus riippuu tislauspulloon alun perin asetetusta tilavuudesta.

esimerkit

Veden ja alkoholin tislaus

Sinulla on 50-prosenttinen alkoholi vesiliuoksessa. Tietäen, että alkoholin kiehumispiste on 78,4 ° C ja veden kiehumispiste on noin 100 ° C, voidaanko puhdasta alkoholia saada yksinkertaisella tislausvaiheella? Vastaus on ei.

Kuumentamalla alkoholi-vesiseosta saadaan aluksi haihtuvan nesteen kiehumispiste; tässä tapauksessa alkoholi. Muodostuneessa höyryssä on suurempi alkoholin osuus, mutta höyryssä on myös paljon vettä, koska kiehumispisteet ovat samanlaiset.

Tislauksesta ja kondensoinnista kerätyn nesteen alkoholipitoisuus on yli 50%. Jos tälle nesteelle suoritetaan peräkkäiset tislaukset, voidaan saada väkevöity alkoholiliuos; mutta ei puhdasta, koska höyryt vetävät vettä edelleen tiettyyn koostumukseen muodostaen niin sanotun aseotroopin

Sokerien käymisen nestemäisen tuotteen alkoholipitoisuus on 10%. Tämä pitoisuus, joka voidaan nostaa 50 prosenttiin, kuten viskin tapauksessa, yksinkertaisella tislauksella.

Nestemäisen ja kiinteän aineen erottelu

Suolan vesiliuos muodostuu nesteestä, joka voi haihtua, ja haihtumattomasta yhdisteestä, jolla on korkea kiehumispiste: suola.

Tislaamalla liuos, tiivistysnesteeseen voidaan saada puhdasta vettä. Samaan aikaan sulat laskeutuvat tislauskolvin pohjalle.

Alkoholi ja glyseriini

Seoksessa on etyylialkoholi, jonka kiehumispiste on 78,4 ºC, ja glyseriini, jonka kiehumispiste on 260 ºC. Yksinkertaisen tislauksen aikana muodostuneessa höyryssä on erittäin korkea alkoholiprosentti, lähellä 100%.

Siksi saadaan tislattua nestettä, jonka alkoholiprosentti on samanlainen kuin höyryn. Tämä tapahtuu, koska nesteiden kiehumispisteet ovat hyvin erilaisia.

Viitteet

1. Claude Yoder. (2019). Tislaus. Langallinen kemia. Palautettu osoitteesta: wiredchemist.com
2. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
3. Dragani, Rachelle. (17. toukokuuta 2018). Kolme esimerkkiä yksinkertaisista tislausseoksista. Sciencing. Palautettu osoitteesta: sciencing.com
4. Helmenstine, tohtori Anne Marie (2. tammikuuta 2019). Mikä on tislaus? Kemian määritelmä. Palautettu osoitteesta: gondo.com
5. Tri Hitsaaja. (SF). Yksinkertainen tislaus. Palautettu osoitteesta: dartmouth.edu
6. Barcelonan yliopisto. (SF). Tislaus. Palautettu: ub.edu