Krystalizacja jako metoda rozdzielania substancji

http://www.sggw.waw.pl/~stepniak/
e-mail: [email protected]
DESTYLACJA
Jakie zjawisko fizyczne wykorzystuje się w procesie destylacji?
W procesie destylacji wykorzystuje się różny skład fazy gazowej i fazy ciekłej w temperaturze wrzenia mieszaniny.
Jaka jest definicja temperatury wrzenia?
Temperatura wrzenia, to temperatura, w której prężność pary nad cieczą równa jest ciśnieniu zewnętrznemu.
P
PA
Destylacja - jest podstawową metodą oczyszczania cieczy. Polega ona na przeprowadzeniu cieczy
w wyniku wrzenia w stan pary, a następnie na skropleniu w odbieralniku.
T
T
Skład fazy gazowej
T
P
P = P`A+ P`B
T
TB
P`A
TB
Skład fazy ciekłej
PB
P`B
100% A
Skład, % mol
100% B
TA
TA
100% A x3
x2
x1
VA
100% B
VB
Objętość destylatu
Jakie znamy typy destylacji?
Wyróżnia się następujące typy destylacji:
Prostą, frakcyjną (rektyfikację), pod zmniejszonym ciśnieniem i destylację z parą wodną.
Od czego zależy prężność pary nad mieszaniną substancji ciekłych?
1) W przypadku dwu cieczy mieszających się ze sobą prężność pary nad mieszaniną (P) równa jest sumie prężności
par cząstkowych (P`) składników tej mieszaniny.
P = P'A + P'B; P'A=PA⋅xA , P'B=PB⋅xB , gdzie: xA i xB - ułamki molowe składników A i B mieszaniny.
Zestaw do destylacji prostej
2) W przypadku dwu cieczy niemieszających się ze sobą prężność pary równa jest sumie prężności
par nad czystymi składnikami:
P = PA + PB
Co nazywamy destylację prostą?
Destylacja prosta to jednokrotne przeprowadzenie fazy ciekłej przez gazową do fazy ciekłej.
Kiedy stosuje się destylację prostą jako metodę rozdzielania substancji?
Destylację prostą stosuje się tylko dla cieczy różniących się znacznie temperaturą wrzenia (kilkadziesiąt stopni).
Jakie są zasadnicze różnice zestawów do: destylacji prostej, destylacji frakcjonowanej, destylacji pod zmniejszonym
ciśnieniem i destylacji z parą wodną?
Dlaczego destylacja frakcjonowana jest efektywniejszą metodą rozdzielania substancji ciekłych niż destylacja prosta
Destylacja frakcjonowana (rektyfikacja) to wielokrotnie powtórzony proces przeprowadzania fazy ciekłej przez
gazową do ciekłej, przebiegający w deflegmatorze.
Jaka jest rola porcelanki w procesie destylacji?
Powietrze, znajdujące się w porach porcelanki, w procesie destylacji opuszcza porcelankę (bąbelkuje), powodując
mieszanie i zapobiegając w ten sposób przegrzaniu.
Jakie są zasadnicze różnice zestawu do destylacji prostej i zestawu pod zmniejszonym ciśnieniem?
Układ musi być zamknięty (kolba kulista z nasadką i odprowadzeniem do pompy próżniowej).
W destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem nie stosuje się porcelanki.
Co pełni rolę porcelanki w zestawie do destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem?
Rolę porcelanki w destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem (próżniowej) pełni kapilara, która
zasysa powietrze z zewnątrz i w ten sposób powoduje mieszanie. Kapilara musi sięgać dna kolby kulistej.
Kiedy stosuje się destylację pod zmniejszonym ciśnieniem (próżniową)?
Destylację próżniową stosuje się do rozdzielania substancji o bardzo wysokich temperaturach
wrzenia (pow. 200 C). W przypadku takich substancji istnieje niebezpieczeństwo, że przed osiągnięciem
temperatury wrzenia substancja może się rozłożyć. Im niższe ciśnienie tym temperatura wrzenia niższa.
Kiedy stosuje się destylację z parą wodną?
Destylacja tego typu stosuje się dla substancji niemieszających się z wodą
P=PA+PB;
Zestaw do destylacji frakcjonowanej
(rektyfikacji)
PA i PB - prężności czystych składników mieszaniny.
Temperatura wrzenia takiej mieszaniny jest mniejsza od temperatury wrzenia poszczególnych składników.
Ponieważ jedną z faz jest woda, to temperatura destylacji jest mniejsza niż 100o C.
Jakie są ograniczenia destylacji z parą wodną?
Może być stosowana wyłącznie dla składników niemieszających się z wodą.
Zestaw do destylacji
pod zmniejszonym ciśnieniem
Wykonanie ćwiczenia:
1. Odmierzyć cylindrem miarowym 50 cm3 mieszaniny i przelać
do kolby destylacyjnej
2. Wrzucić do kolby destylacyjnej klika kawałków porcelanki
3. Zamontować zestaw destylacyjny
4. Odkręcić zawór wodny w układzie chłodzenia
5. Włączyć ogrzewanie, regulując intensywność ogrzewania tak,
aby szybkość destylacji wynosiła około 1 kropli na sekundę
6. Zapisywać temperaturę wrzenia i objętość destylatu
7. Sporządzić wykres zależności Tw = f(Vdest)
8. Z wykresu odczytać objętość składników mieszaniny destylowanej i obliczyć % skład tej mieszaniny.
Zestaw do destylacji z parą wodną
Dr S.A. Stępniak
Katedra Chemii, Wydział Technologii Żywności, SGGW, pok. 1116
1
2
3