Stap 2: Distillatie theorie.
Figuur bronvermelding: technieken in de organische chemie door Mohrig, Hammond, Schatz. ISBN 978-1429219563.
Stel dat u hebt een grote stapel verschillend gekleurde knikkers. Voor welke reden dan ook, die u wilt sorteren van uw knikkers in verschillende stapels op basis van hun kleur. Dus je begint te gaan en kiezen uit de kleuren één voor één. Hebt u een klein aantal knikkers duren niet dit lang. Maar nu stel uw knikkers bent over een miljardste van een meter in diameter en er zijn zodat velen van hen Avogadro maken zou, eh, ik bedoel uw hoofd draaien. Nou, zou het niet handig om door te gaan met een zeer kleine pincet, plukken uit alle de Friezen die dezelfde kleur. Inderdaad, kleur verliest zijn betekenis op die schalen anyway. Dus moeten we een andere methode gebruiken om te sorteren hen, hopelijk een methode die niet gepaard met veel handmatig sorteren gaat.
Ik zal terug naar het rijk van uw intelligentie nu niet te beledigen.
Destillatie is een methode van het scheiden van twee of meer vloeistoffen door te profiteren van hun verschillen in dampdruk. Vapor pressure is de druk van het gas boven een compound. Alle verbindingen hebben dampdruk, zelfs van vaste stoffen. Toegegeven, is de dampdruk van staal veel minder dan dat van bijvoorbeeld water. Gezien dit feit, zou het vrij eenvoudig te scheiden van water van staal, ja? Vapor pressure wordt uitgeoefend door ijs. Dit betekent dat ijs kan verdampen, en dit is in feite wat de oorzaken van vriesbrand. Maar wat als we hebben twee vloeistoffen die relatief vergelijkbare vapor druk (maar nog steeds verschillend hebben) en wij kunnen niet gewoon een soort filter gebruiken om ze te scheiden?
Laten we zeggen dat we twee vloeistoffen A en B. A en B hebben een dampdruk bij kamer temperatuur van 22Torr en 40Torr, respectievelijk (Torr is een eenheid van druk). Laten we zeggen dat we hebben precies dezelfde bedragen van A en B in een container. Dit betekent dat de samenstelling van de vloeistof 50 is %A en 50 %B, maar de damp boven de vloeistof heeft een samenstelling van 22 /(22+40) = 35 %A en 40 /(22+40) = 65 %B. Er is aanzienlijk meer van samengestelde B dan samengestelde A in de damp! By the way, dit is waarschijnlijk een afschuwelijke versimpeling van de verhoudingen, en ik kan al mijn O-chem boek vind je de juiste relatie flip, maar ik weet zeker dat u krijgt het algemene idee. Nu, als we kunnen verzamelen van deze damp en hem in een vloeistof zet, hadden we een vloeistof van samenstelling 35 %A en 65 %B. We zouden een stap dichter bij het scheiden van onze compounds.
In feite kunnen we verzamelen van de damp en zet hem in een vloeistof door de damp afkoeling zodat het condenseert. En als geluk hebben zou, als we Verwijder damp, het voortdurend wordt aangevuld door de vloeistof hieronder. Helaas, dit proces zal uiterst traag worden, omdat de druk van de damp zo laag zijn en weinig damp uit de vloeistof in de container in een bepaalde hoeveelheid tijd ontsnappen kan. Het kan duren dagen of weken om ze te scheiden. Al was het maar was er een manier om te heffen van de dampdruk... Nou daar is. En dat doen we door het toevoegen van energie, in de vorm van warmte, aan het systeem. Door toevoeging van warmte, kunnen wij de totale dampdruk binnen de container precies 760Torr, maar geen verdere verhogen. Dit is omdat de 760Torr is de druk van de atmosfeer van de aarde, en het is op dit punt dat de vloeistof in de container begint te koken.
Nu we de damp boven de vloeistof kan verzamelen, en het zal zeer snel worden aangevuld. Het koken zal energiereuzen de damp uit de container, en zolang we kanaal de damp door iets koud, waardoor vermindering van de dampdruk nogmaals, wij kunnen het condenseren en verzamelen als een vloeistof met een hoge concentratie van samengestelde B.
Dit is wat een destillatietoestel doet, en een stap van de distillatie wordt aangeduid als een "eenvoudige destillatie". Een mengsel van vloeistoffen wordt geplaatst in een pot die wordt verhit tot koken. De temperatuur van de damp wordt gemeten door een thermometer boven aan een kolom van damp, als indicatie van de relatieve zuiverheid. Condensaat (distillaat) worden meestal verzameld over een bepaalde temperatuurbereik, dat is een indicatie van de zuiverheid van het resultaat. De damp reist door een condensor dat de damp koelt, terug te zenden naar een vloeibare toestand thats een verschillende samenstelling van de startende vloeistof.
Als we dit steeds opnieuw doen, krijgen we uiteindelijk een vloeistof die is bijna puur B en bijna geen A. notitie dat zuivering eigenlijk duurt veel herhalingen van de distillatie. Nou, dat is soort van een pijn. Wat als we willen iets heel snel volledig zuiveren?
Dat is waar de fractionele destillatie komt. Een kolom fractionele destillatie is een apparaat waarin vele destillaties in één stap optreden. De fractionele kolom is een lange buis die is verpakt met een hoge materiaal in oppervlakte, maar laag in volume. Glaskralen, kamers gescheiden door platen, en diverse geraspte materialen goed werken als verpakking. Als damp de kolom reizen, ontstaat een temperatuurgradiënt (hogere temp op bodem, lagere temp bovenop). Hierdoor wordt de damp te condenseren op de verpakking als het stijgt. Het verkorte materiaal is hogere zuiverheid dan de grondstof. Vervolgens damp meer reizen de kolom, Verwarming van deze verkorte vloeistof aan haar nieuwe kokend punt en verdampen, met de damp wordt een stap hoger in zuiverheid dan de laatste stap. Als de samenstelling verder laat naar B, het kookpunt druppels, versterking van het temperatuur verloop als het materiaal van de kolom reizen. Dit gebeurt vaak als damp reizen van de kolom met de lagere dampdruk vloeistof scheiden van druipend terug naar beneden de kolom en stroomt terug naar de oorspronkelijke verpakking. Fractionele kolommen worden vaak aangeduid als terugvloeiing buizen voor deze reden.
Het gebruik van een perfecte van kolom zou resulteren in zeer scherpe sprongen in temperatuurweergave op de thermometer. Zoals elke zuivere stof is uitgeput in de container en de volgende laagste kookpunt samengestelde de kolom klimt, stijgt de temperatuur snel, met vermelding van de wijziging in samenstelling.
Uitvoeren van een distillatie met behulp van een fractionele kolom wordt aangeduid als "fractionele destillatie" en resulteert in een hoogst gezuiverde vloeistof.
Dit project voorziet in het gebruik van beide soorten distillatie, aangezien veel rauwe producten te distilleren organische lichamen die de verpakking van een fractionele kolom kunnen besmetten, en moeten gewoon distilleren eerst Schakel deze onzuiverheden bevatten.
