เนื้อหา
เมื่อคุณหมักผลไม้เพื่อทำแอลกอฮอล์คุณสามารถกลั่นส่วนผสมของเหลวเพื่อแยกส่วนของมัน วิธีการกลั่นนี้ใช้ประโยชน์จากส่วนประกอบต่าง ๆ ที่ประกอบกันเป็นของเหลวในกระบวนการเช่นการหมัก นักเคมีใช้ประโยชน์จากกระบวนการเหล่านี้ในการทำให้บริสุทธิ์ตัวทำละลายและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ของปฏิกิริยาของเหลวรวมถึงการแยกส่วนประกอบของน้ำมันดิบ
เครื่องกลั่น
กราฟการกลั่นแสดงปริมาณที่วัดได้จากการทดลองการกลั่นที่แยกองค์ประกอบของของเหลว การทดลองเหล่านี้ใช้ คอลัมน์การกลั่นแบบแยกส่วน ประกอบด้วยคอลัมน์ที่ช่วยให้ของเหลวหยดลงในขวดกลมก้นกลมที่มีเครื่องวัดอุณหภูมิที่ด้านบนของคอลัมน์เพื่อกำหนดอุณหภูมิไอระเหย
ห้องของเหลวแนวทแยงเชื่อมต่อกับจุดตามแนวเศษส่วนใกล้กับส่วนบนที่ยื่นออกไปจากห้อง สิ่งนี้จะสร้างพื้นที่ผิวที่ไอสามารถควบแน่นและสะสมในขวดภายนอก
ผ่านการตั้งค่าการกลั่นจากแผนภาพการกลั่นที่เรียบง่ายของเหลวจะเดือดเข้าไปในก๊าซควบแน่นกลับเป็นของเหลวและดำเนินการกระบวนการนี้ต่อไปจนกว่าของเหลวที่คุณต้องการกลั่นจะรวมตัวกันในขวดภายนอก เครื่องมือทำงานโดยการให้ความร้อนของเหลวที่เก็บในขวดซึ่งคอลัมน์เศษส่วนจะบอกคุณถึงความดันไอของรูปแบบแก๊สของส่วนผสมของเหลว
เทอร์โมมิเตอร์ที่อยู่ด้านบนควรอ่านจุดเดือดของของเหลว ขวดภายนอกช่วยให้ของเหลวเก็บรวบรวมที่คุณต้องการกลั่นและทำหน้าที่เป็นช่องระบายอากาศเพื่อให้อุปกรณ์ไม่แตกเมื่อถูกความร้อนสูงเกินไป
ควบคุมอุณหภูมิอย่างระมัดระวังโดยเพิ่มการสัมผัสระหว่างของเหลวที่หยดกลับเข้าไปในขวดก้นกลมและไอที่ลอยผ่านคอลัมน์เศษส่วน บางครั้งคอลัมน์เศษส่วนมีเม็ดแก้วหรือระดับที่ยื่นออกมาจากด้านในเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสสูงสุด ติดตามอุณหภูมิโดยใช้เครื่องวัดอุณหภูมิเพื่อหาอุณหภูมิที่เกิดขึ้น คุณควรท้ายด้วยแรงดันไอของของเหลวในส่วนผสม
การตั้งค่าอุปกรณ์รับประกันว่าความดันไอของสารที่มีจุดเดือดต่ำกว่าในส่วนผสมนั้นมากกว่าความดันไอของสารที่มีจุดเดือดสูงกว่า นอกจากนี้ยังช่วยให้คุณกำหนดจุดเดือดเป็นอุณหภูมิที่ความดันไอเท่ากับความดันบรรยากาศสำหรับของเหลวในภาชนะเปิด นี่คืออุณหภูมิต่ำสุดที่รูปแบบของเหลวของส่วนผสมหรือสารประกอบเดือดเป็นก๊าซ วิธีการกลั่นแบบเศษส่วนเหล่านี้มีประโยชน์ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตสารประกอบทางเคมี
กราฟการกลั่นแบบง่าย
คุณสามารถใช้ส่วนของก๊าซที่กลั่นเป็นเศษโมลเพื่อทำกราฟอุณหภูมิของของเหลวส่วนผสมของไอน้ำและไอเองเพื่อกำหนดจุดเดือดขององค์ประกอบทั้งสองหรือมากกว่านั้นของสารประกอบ . การตั้งค่าอุปกรณ์การกลั่นจำนวนมากจะวัดอุณหภูมิโดยอัตโนมัติตลอดความร้อนของการทดสอบ สิ่งนี้จะช่วยให้คุณมีจุดข้อมูลต่อเนื่องในช่วงเวลาที่สามารถกราฟได้อย่างง่ายดายโดยใช้ Excel หรือซอฟต์แวร์อื่น ๆ
เส้นโค้งบอกให้คุณทราบเพราะในขณะที่ไออุ่นและผ่านคอลัมน์เศษส่วนมันควรแยกออกเป็นสองส่วนผสมที่แยกกันของของเหลวและก๊าซ โดยการบันทึกอุณหภูมิตลอดกระบวนการกลั่นคุณสามารถทราบได้ว่าสารประกอบนั้นมีพื้นฐานมาจากจุดเดือดหรือไม่
หรือคุณสามารถใช้กระบวนการเดียวกันเพื่อกำหนดจุดเดือดของสารประกอบที่รู้จัก กระบวนการนี้มีข้อ จำกัด แม้ว่าโดยอุณหภูมิที่คุณสามารถทำได้ด้วยแหล่งความร้อนที่มีผลต่อขวดก้นกลม
ปริมาตรเทียบกับอุณหภูมิ
กราฟการกลั่นแบบธรรมดาควรแสดงกราฟการกลั่นของปริมาตรเทียบกับอุณหภูมิของส่วนผสมที่มีจุดที่อุณหภูมิของก๊าซทั้งสองหรือจุดตัดทั้งสองแยกกันเพื่อหาตำแหน่งจุดเดือดของส่วนประกอบแต่ละส่วนของก๊าซ เส้นโค้งองค์ประกอบนี้ช่วยให้คุณทราบการตั้งค่าอุปกรณ์และอุณหภูมิที่เหมาะสมเพื่อแยกส่วนผสมของก๊าซหรือของเหลว คุณสามารถทดลองกับคอลัมน์เศษส่วนประเภทต่าง ๆ เพื่อหาว่าคอลัมน์ใดให้ความคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับจุดเดือดสำหรับองค์ประกอบต่างๆ
กราฟการกลั่นแบบง่ายตามทฤษฎีการกลั่นแบบง่าย การกลั่นแบบง่าย หมายถึงก๊าซควบแน่นเป็นของเหลวหนึ่งครั้งดังนั้นคุณจำเป็นต้องดำเนินการกับของเหลวหรือก๊าซที่มีจุดเดือดไกลพอกันเพื่อแยกแยะพวกเขา
เรียกใช้การควบแน่นหลายขั้นตอน การกลั่นแบบเศษส่วนและในกรณีนี้คุณต้องใช้กราฟกลั่นของปริมาตรเทียบกับอุณหภูมิ คุณสามารถคาดการณ์ถึงการตั้งค่าเชิงทฤษฎีสำหรับของเหลวและสารผสมอื่น ๆ เนื่องจากมีเม็ดบีดหรือเพลตมากขึ้นในการตั้งค่าในทางทฤษฎีควรปรับปรุงวิธีการแยกในขณะที่เพิ่มเวลาในการแยกส่วนผสม
ทฤษฎีการกลั่นแบบง่าย
ของผสมที่กลั่นผ่านการทดลองไม่ได้ผลิตตัวอย่างบริสุทธิ์ แต่ส่งผลให้สิ่งเจือปนในสารผสมต่าง ๆ ที่คุณวัด ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้สมการเพื่ออธิบายผลการทดลองจากการกลั่นเช่นเดียวกับการคาดการณ์ตามข้อมูลที่จัดตั้งขึ้นก่อนหน้านี้เกี่ยวกับองค์ประกอบของก๊าซและของเหลว กฎหมาย Raoults และกฎหมาย Daltons ให้วิธีการวัดสัดส่วนของทฤษฎีการกลั่นแบบง่ายๆ
องค์ประกอบที่แม่นยำของไอที่เปลี่ยนไประหว่างการต้มและการควบแน่นมีดังนี้ กฎหมาย Raoultsซึ่งระบุว่าความดันไอของสารประกอบลดลงเมื่ออยู่ในสารละลายและสามารถเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบของฟันกราม สมการ P= Pโอ x χ บอกคุณว่าความดันบางส่วนของส่วนประกอบบางตัว A P ถูกสร้างขึ้นสำหรับเปอร์เซ็นต์ของส่วนประกอบ Pโอ และส่วนไฝของ A "ไค" χ.
ความดันบางส่วนคือความดันที่ก๊าซองค์ประกอบของส่วนผสมจะมีถ้ามันมีปริมาตรทั้งหมดของส่วนผสมนั้นที่อุณหภูมิเดียวกัน สิ่งนี้จะช่วยให้คุณทราบว่าควรมีก๊าซอยู่เท่าใดถ้าคุณรู้ว่าส่วนของโมลต่อหน้ามือ
จากนั้นคุณสามารถใช้ กฎหมายของดาลตัน ซึ่งระบุว่าความดันรวมของส่วนผสมของก๊าซเท่ากับผลรวมของแรงกดดันบางส่วนที่ทำขึ้น ทฤษฎีว่าอนุภาคของแก๊สเคลื่อนที่และมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรอธิบายสิ่งนี้
คุณสามารถอธิบายความดันไอของสารโดยใช้อุณหภูมิของสารละลายและจุดเดือดของสารเนื่องจากเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นโมเลกุลของก๊าซจะมีพลังงานจลน์มากพอที่จะปะทะกันในทิศทางที่เหมาะสมเพื่อให้เกิดปฏิกิริยา เกิดขึ้น พวกมันต้องการสิ่งนี้เพื่อเอาชนะแรงระหว่างโมเลกุลที่จะจับกันอนุภาคในเฟสของเหลว
การกลั่นในอุตสาหกรรม
นอกเหนือจากการวิจัยเกี่ยวกับจุดเดือดและคุณสมบัติของก๊าซแล้วการกลั่นก็พบว่ามีประโยชน์ในการใช้งานหลายประเภทในอุตสาหกรรม มันใช้ในการศึกษาและสร้างปฏิกิริยาระหว่างน้ำมันน้ำและส่วนประกอบอื่น ๆ เช่นมีเธนที่ใช้ในเชื้อเพลิง นักวิทยาศาสตร์และผู้ผลิตอาหารสามารถใช้ทำเหล้าเบียร์และไวน์ประเภทต่างๆ เทคนิคการกลั่นพบการใช้งานจริงในอุตสาหกรรมเครื่องสำอางยายาและวิธีการผลิตสารเคมีอื่น ๆ
เทคนิคนี้ยังใช้ในหลอดไฟเพื่อป้องกันไม่ให้ไส้หลอดทังสเตนเสียหายและให้แสงในหลอดไฟ พวกเขาทำเช่นนี้โดยแยกอากาศเพื่อผลิตก๊าซที่จำเป็นในการผลิตหลอดไฟ วิธีการกลั่นเหล่านี้เป็นไปตามทฤษฎีและวิธีการทดลองสำหรับการแยก