- عملية التقطير البسيطة
- معدات
- مكثف
- تدفئة
- أمثلة
- تقطير الماء والكحول
- الفصل بين السائل والصلب
- الكحول والجلسرين
- المراجع
و تقطير بسيط هو العملية التي يتم إحضارها الأبخرة الناتجة من السوائل مباشرة إلى المكثف، حيث درجات الحرارة المنخفضة بخار والتكثيف.
يتم استخدامه لفصل المكونات المتطايرة عن المكونات غير المتطايرة الموجودة في السائل. يتم استخدامه أيضًا لفصل سائلين موجودين في محلول بنقاط غليان مختلفة جدًا.
الإعداد الأساسي لتقطير بسيط. المصدر: Pixabay
التقطير البسيط ليس طريقة فعالة لفصل سائلين متطايرين موجودان في المحلول. عندما تزداد درجة حرارتها عن طريق توفير الحرارة ، تزداد الطاقة الحركية للجزيئات أيضًا ، مما يسمح لها بالتغلب على قوة التماسك بينها.
تبدأ السوائل المتطايرة في الغليان عندما يساوي ضغط بخارها الضغط الخارجي على سطح المحلول. يساهم كلا السائلين في تكوين البخار المتكون ، ويكون وجود السائل الأكثر تطايرًا أكبر ؛ هذا هو ، الذي يحتوي على أقل نقطة غليان.
لذلك ، فإن السائل الأكثر تطايرًا يشكل معظم ناتج التقطير المتكون. يتم تكرار العملية حتى الوصول إلى درجة النقاء المطلوبة أو الوصول إلى أعلى تركيز ممكن.
عملية التقطير البسيطة
في التقطير البسيط ، تزداد درجة حرارة المحلول حتى يغلي. في تلك اللحظة يحدث الانتقال بين الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. يتم ملاحظة ذلك عندما تبدأ فقاعات ثابتة في المحلول.
معدات
تتكون معدات التقطير البسيط عادة من موقد أو بطانية تدفئة (انظر الصورة) ؛ دورق زجاجي مستدير مقاوم للصهر بفتحة زجاجية مطحونة للسماح بالاقتران ؛ وبعض الخرز الزجاجي (البعض يستخدم عصا خشبية) لتقليل حجم الفقاعات المتكونة.
تعمل الحبيبات الزجاجية كنواة مكونة للفقاعات ، والتي تسمح للسائل بالغليان ببطء ، وتجنب ارتفاع درجة الحرارة الذي ينتج عنه تكوين نوع من الفقاعات العملاقة ؛ حتى أنها قادرة على طرد كتلة من السائل من دورق التقطير.
يتصل بفوهة القارورة محول زجاجي مقاوم للصهر بثلاثة أفواه ، وهي مصنوعة من الزجاج المطحون. يتم ربط عنق واحد بقارورة التقطير ، والعنق الثاني متصل بالمكثف ، والرقبة الثالثة تغلق من خلال استخدام سدادة مطاطية.
في الصورة ، الحامل يفتقر إلى هذا المحول ؛ وبدلاً من ذلك ، يتم وضع مقياس الحرارة وموصل مباشر للمكثف من خلال نفس السدادة المطاطية.
مكثف
المكثف هو جهاز مصمم لأداء الوظيفة التي يشير إليها اسمه: تكثيف البخار الذي يمر من خلاله. من خلال فمه العلوي يتم توصيله بالمحول ، ومن خلال فمه السفلي يتم توصيله ببالون حيث يتم جمع منتجات التقطير.
في حالة الصورة ، يستخدمون (على الرغم من أنها ليست صحيحة دائمًا) أسطوانة متدرجة ، لقياس الحجم المقطر مرة واحدة.
الماء الذي يدور عبر الغلاف الخارجي للمكثف ، يدخله عبر الجزء السفلي منه ويخرج عبر الجزء العلوي. هذا يضمن أن درجة حرارة المكثف منخفضة بما يكفي للسماح بتكثيف الأبخرة المنتجة في دورق التقطير.
جميع الأجزاء التي يتكون منها جهاز التقطير مثبتة بمشابك متصلة بدعامة معدنية.
يتم وضع حجم من المحلول المراد تعريضه للتقطير في دورق دائري بسعة مناسبة.
يتم إجراء التوصيلات المناسبة باستخدام الجرافيت أو الشحوم لضمان إحكام الإغلاق الفعال ، ويبدأ تسخين المحلول. في نفس الوقت ، يبدأ مرور الماء عبر المكثف.
تدفئة
عندما يتم تسخين دورق التقطير ، لوحظ ارتفاع في درجة الحرارة على مقياس الحرارة ، حتى يتم الوصول إلى نقطة حيث تظل درجة الحرارة ثابتة. يظل هذا الأمر كذلك حتى إذا استمر التسخين ؛ ما لم يتبخر كل السائل المتطاير تمامًا.
تفسير هذا السلوك هو أنه تم الوصول إلى نقطة غليان المكون مع أدنى نقطة غليان للمزيج السائل ، حيث يساوي ضغط البخار الضغط 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 قوة التماسك بين الجزيئات للسائل. لذلك ، فإن إمداد الحرارة لا يترجم إلى زيادة في درجة الحرارة.
يتم جمع المنتج السائل للتقطير في قوارير ذات علامات مناسبة ، وتعتمد أحجامها على الحجم الذي تم وضعه في الأصل في دورق التقطير.
أمثلة
تقطير الماء والكحول
لديك 50٪ كحول في محلول مائي. مع العلم أن درجة غليان الكحول هي 78.4 درجة مئوية ونقطة غليان الماء حوالي 100 درجة مئوية ، فهل يمكن الحصول على كحول نقي بخطوة تقطير بسيطة؟ الجواب لا.
بتسخين خليط الكحول والماء ، يتم الوصول مبدئيًا إلى نقطة غليان السائل الأكثر تطايرًا ؛ في هذه الحالة ، الكحول. سيحتوي البخار المتكون على نسبة أعلى من الكحول ، ولكن سيكون هناك أيضًا وجود مرتفع للماء في البخار ، نظرًا لأن نقاط الغليان متشابهة.
السائل الذي يتم جمعه من التقطير والتكثيف سوف يحتوي على نسبة كحول أكبر من 50٪. إذا تعرض هذا السائل لعمليات التقطير المتتالية ، فيمكن الحصول على محلول كحول مركز ؛ ولكن ليس نقيًا ، لأن الأبخرة ستستمر في سحب الماء إلى تركيبة معينة ، مكونة ما يعرف باسم الأزيوتروب
يحتوي المنتج السائل لتخمير السكريات على نسبة كحول تبلغ 10٪. يمكن رفع هذا التركيز إلى 50٪ ، كما في حالة الويسكي ، عن طريق التقطير البسيط.
الفصل بين السائل والصلب
يتكون محلول الملح في الماء من سائل يمكن أن يتطاير ، ومركب غير متطاير بدرجة غليان عالية: الملح.
عن طريق تقطير المحلول ، يمكن الحصول على ماء نقي في سائل التكثيف. في هذه الأثناء ، تستقر الأملاح في قاع دورق التقطير.
الكحول والجلسرين
يوجد خليط من الكحول الإيثيلي بدرجة غليان 78.4 درجة مئوية ، والجلسرين بدرجة غليان 260 درجة مئوية. عند التعرض للتقطير البسيط ، فإن البخار المتكون سوف يحتوي على نسبة عالية جدًا من الكحول ، قريبة من 100٪.
لذلك ، سيتم الحصول على سائل مقطر بنسبة مئوية من الكحول ، مماثلة لتلك الخاصة بالبخار. يحدث هذا لأن نقاط غليان السوائل مختلفة جدًا.
المراجع
- كلود يودر. (2019). التقطير. الكيمياء السلكية. تم الاسترجاع من: wiredchemist.com
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
- دراجاني ، راشيل. (17 مايو 2018). ثلاثة أمثلة على مخاليط التقطير البسيطة. علم. تم الاسترجاع من: sciencing.com
- هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (02 يناير 2019). ما هو التقطير؟ تعريف الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
- دكتور لحام. (سادس). تقطير بسيط. تم الاسترجاع من: dartmouth.edu
- جامعة برشلونة. (سادس). التقطير. تم الاسترجاع من: ub.edu