- Procés de la destil·lació simple
- equip
- condensador
- escalfament
- exemples
- Destil·lació d'aigua i alcohol
- Separació líquid-sòlid
- Alcohol i glicerina
- referències
La destil·lació simple és un procediment en el qual els vapors produïts d'un líquid són portats directament a un condensador, dins el qual baixa la temperatura dels vapors i es produeix la seva condensació.
S'usa per separar un component volàtil dels components no volàtils presents en un líquid. També s'usa per a la separació de dos líquids presents en una dissolució amb punts d'ebullició molt diferents.
Muntatge bàsic d'una destil·lació simple. Font: Pixabay
La destil·lació simple no és un mètode eficient per a la separació de dos líquids volàtils presents en una dissolució. Quan la temperatura d'ella augmenta mitjançant el subministrament de calor, l'energia cinètica de les molècules augmenta també, el que els permet vèncer la força de cohesió entre elles.
Els líquids volàtils comencen a bullir quan la seva pressió de vapor iguala la pressió exterior exercida sobre la superfície de la dissolució. Tots dos líquids contribueixen a la composició de el vapor format, sent major la presència de el líquid més volàtil; és a dir, el de menor punt d'ebullició.
Per tant, el líquid més volàtil compon la major part de l'destil·lat format. El procés es repeteix fins a aconseguir una puresa desitjada o la màxima concentració possible.
Procés de la destil·lació simple
A la destil·lació simple s'augmenta la temperatura d'una dissolució fins arribar al seu ebullició. En aquest instant ocorre la transició entre els estats líquid a gasós. Això s'observa quan comença un bombolleig constant en la dissolució.
equip
L'equip per realitzar la destil·lació simple consta, usualment, d'un encenedor o d'una manta d'escalfament (veure imatge); un matràs rodó de vidre refractari amb una boca de vidre esmerilat, per permetre el seu acoblament; i unes perletes de vidre (alguns fan servir un palet de fusta) per reduir la mida de les bombolles formades.
Les perletes de vidre serveixen com a nuclis formadors de bombolles, que permeten que el líquid bulli lentament, evitant un sobreescalfament que es tradueix en la formació d'una espècie de bombolles gegants; capaços fins i tot d'expulsar una massa de líquid fora de la pilota de destil·lació.
Acoblat a la boca d'el matràs, es col·loca un adaptador de vidre refractari amb tres boques, les quals estan fetes de vidre esmerilat. Una boca s'acobla a l'matràs de destil·lació, una segona boca s'acobla a l'condensador i la tercera boca és tancada mitjançant l'ús d'un tap de goma.
A la imatge, el muntatge no té aquest adaptador; i en el seu lloc, a través de la mateixa tap de goma es col·loquen el termòmetre i un connector directe a l'condensador.
condensador
El condensador és un dispositiu dissenyat per complir amb la funció que indica el seu nom: condensar el vapor que es desplaça pel seu interior. Per la seva boca superior està acoblat a l'adaptador, i per la seva boca inferior està connectat a una pilota on es recullen els productes de la destil·lació.
En el cas de la imatge, usen (encara que no és sempre correcte) un cilindre graduat, per mesurar d'una vegada el volum destil·lat.
L'aigua que circula per la camisa exterior de condensador, ingressa a aquesta per la seva part inferior i surt per la part superior. Això garanteix que la temperatura de l'condensador sigui prou baixa per permetre la condensació dels vapors produïts en el matràs de destil·lació.
Totes les peces que formen l'aparell de destil·lació estan fixades per pinces connectades a un suport metàl·lic.
Un volum de la dissolució que serà sotmesa a la destil·lació és col·locat en el matràs rodó amb una capacitat adequada.
Es fan les connexions degudes emprant grafit o greix per garantir que el segellat sigui eficient, i s'inicia l'escalfament de la dissolució. Simultàniament comença el pas d'aigua a través de l'condensador.
escalfament
A mesura que transcorre l'escalfament de la pilota de destil·lació, s'observa en el termòmetre un increment de la temperatura, fins arribar a un punt en el qual la temperatura es manté constant. Això roman així tot i que es continuï amb l'escalfament; llevat que tot el líquid volàtil s'hagi evaporat del tot.
L'explicació per aquest comportament és que s'ha arribat al punt d'ebullició de l'component de menor punt d'ebullició de la mescla de líquids, en el qual la seva pressió de vapor iguala la pressió exterior (760 mm de Hg).
En aquest punt, tota l'energia calòrica es gasta en el canvi de l'estat líquid a l'estat gasós que involucra al venciment de la força de cohesió intermolecular de el líquid. Per tant, el subministrament de calor no es tradueix en un augment de la temperatura.
El líquid producte de la destil·lació es recull en matrassos, degudament retolats, els volums dependrà de l'volum originalment col·locat en el matràs de destil·lació.
exemples
Destil·lació d'aigua i alcohol
Es té una solució d'alcohol en aigua de l'50%. Sabent que el punt d'ebullició de l'alcohol és de 78,4 ºC i el punt d'ebullició de l'aigua és 100 ° C aproximadament, ¿es pot obtenir llavors un alcohol pur amb un pas de destil·lació simple? La resposta és no.
A l'escalfar la barreja alcohol-aigua, s'aconsegueix inicialment el punt d'ebullició de el líquid més volàtil; en aquest cas, l'alcohol. El vapor format tindrà una major proporció de l'alcohol, però també hi haurà la presència alta d'aigua en el vapor, per ser semblants els punts d'ebullició.
El líquid recollit de la destil·lació i condensació tindrà un percentatge d'alcohol major a l'50%. Si aquest líquid se sotmet a destil·lacions successives, es pot arribar a una solució d'alcohol concentrada; però no pura, ja que els vapors continuaran arrossegant aigua a certa composició, formant el que es coneix com un azeòtrop
El líquid producte de la fermentació de sucres té un percentatge d'alcohol de l'10%. Aquesta concentració que es pot dur a 50%, com en el cas de l'Whisky, mitjançant destil·lació simple.
Separació líquid-sòlid
Una dissolució d'una sal en aigua està formada per un líquid que pot ser volatilitzat, i un compost no volàtil, amb un punt d'ebullició alt: la sal.
A l'destil·lar la dissolució es podrà obtenir aigua pura en el líquid de condensació. Mentrestant, al fons de l'matràs de destil·lació les sals sedimentaran.
Alcohol i glicerina
Es té una barreja d'alcohol etílic, amb un punt d'ebullició de 78,4 ºC, i glicerina, amb un punt d'ebullició de 260 ºC. Quan se sotmet a destil·lació simple, el vapor format tindrà un percentatge molt alt d'alcohol, proper a el 100%.
Pel que s'obtindrà un líquid destil·lat amb un percentatge d'alcohol, semblant a el de el vapor. Això passa perquè els punts d'ebullició dels líquids són molt diferents.
referències
- Claude Yoder. (2019). Distillation. Wired Chemistry. Recuperat de: wiredchemist.com
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Dragani, Rachelle. (17 de maig del 2018). Three Examples of Simple distillation mixtures. Sciencing. Recuperat de: sciencing.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2 gener 2019). What Is distillation? Chemistry Definition. Recuperat de: thoughtco.com
- Dr Welder. (Sf). Simple distillation. Recuperat de: dartmouth.edu
- Universitat de Barcelona. (Sf). Destil·lació. Recuperat de: ub.edu