DESTYLACJA JAKO METODA WYODRĘBNIANIA I OCZYSZCZANIA ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH



Podobne dokumenty
KRYSTALIZACJA JAKO METODA OCZYSZCZANIA I ROZDZIELANIA SUBSTANCJI STAŁYCH

PROCESY JEDNOSTKOWE W TECHNOLOGIACH ŚRODOWISKOWYCH DESTYLACJA

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

PODSTAWOWE TECHNIKI PRACY LABORATORYJNEJ: OCZYSZCZANIE SUBSTANCJI PRZEZ DESTYLACJĘ I EKSTRAKCJĘ

RÓWNOWAGA CIECZ PARA W UKŁADZIE DWUSKŁADNIKOWYM

Destylacja z parą wodną

Wykonanie destylacji:

ROZDZIELANIE I OCZYSZCZANIE SUBSTANCJI. DESTYLACJA.

ROZDZIELANIE I OCZYSZCZANIE SUBSTANCJI. DESTYLACJA.

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

Zaawansowane oczyszczanie

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

LABORATORIUM CHEMII ORGANICZNEJ PROGRAM ĆWICZEŃ

stożek tulejka płaskie stożkowe kuliste Nominalna długość powierzchni szlifowanej 14/ / /32 29.

Wykład 3. Fizykochemia biopolimerów- wykład 3. Anna Ptaszek. 30 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego

Wykład 8B. Układy o ograniczonej mieszalności

Rektyfikacja - destylacja wielokrotna. Wpisany przez Administrator czwartek, 05 lipca :01 -

KETAL ETYLENOWY ACETYLOOCTANU ETYLU

Ćwiczenie 1. Ekstrakcja ciągła w aparacie Soxhleta

chemia wykład 3 Przemiany fazowe

1 ekwiwalent 1,45 ekwiwalenta 0,6 ekwiwalenta

Wykład 2. Anna Ptaszek. 7 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 2. Anna Ptaszek 1 / 1

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. opracowali dr L.Bartel, dr M.Wasiak

Wykład 8. Równowaga fazowa Roztwory rzeczywiste

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

DESTYLACJA AZEOTROPOWA

Prężność pary nad roztworem

Adsorpcyjne oczyszczanie gazów z zanieczyszczeń związkami organicznymi

1 ekwiwalent 6 ekwiwalentów 0,62 ekwiwalentu

Para pozostająca w równowadze z roztworem jest bogatsza w ten składnik, którego dodanie do roztworu zwiększa sumaryczną prężność pary nad nim.

Badanie równowag ciecz para w układach dwuskładnikowych

1 ekwiwalent 1 ekwiwalent

Operacje wymiany masy oraz wymiany ciepła i masy

Zaawansowane oczyszczanie

DESTYLACJA KOTŁOWA MIESZANINY DWUSKŁADNIKOWEJ

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie ciepła właściwego cieczy metodą kalorymetryczną

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

ĆWICZENIE 22 WYZNACZANIE CIEPŁA PAROWANIA WODY W TEMPERETATURZE WRZENIA

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Ćwiczenie 4. Reakcje charakterystyczne alkoholi jedno- i wielohydroksylowych. Destylacja etanolu jako metoda rozdziału cieczy.

KWAS 1,2-DIBROMO-2-FENYLOPROPIONOWY

ZALEŻNOŚĆ CIŚNIENIA PARY NASYCONEJ WODY OD TEM- PERATURY. WYZNACZANIE MOLOWEGO CIEPŁA PARO- WANIA

BADANIE WYMIENNIKÓW CIEPŁA

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L4 STEROWANIE KOLUMNĄ REKTYFIKACYJNĄ

FERMENTACJA ALKOHOLOWA I DESTYLACJA PROSTA

1 ekwiwalent 2 ekwiwalenty 2 krople

Okresowa kolumna rektyfikacyjna

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

1 ekwiwalent 4 ekwiwalenty 5 ekwiwalentów

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Ściąga eksperta. Mieszaniny. - filmy edukacyjne on-line Strona 1/8. Jak dzielimy substancje chemiczne?

Termodynamika równowag fazowych w układach dwuskładnikowych

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

15. DESTYLACJA. Wprowadził zmiany, przeredagował tekst i sprawdził T. Tuzimski w roku 2017 r. Temperatura wrzenia i prężność pary

Recykling surowcowy odpadowego PET (politereftalanu etylenu)

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1)

C 6 H 12 O 6 2 C 2 O 5 OH + 2 CO 2 H = -84 kj/mol

Technologia chemiczna. Zajęcia 2

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Badanie zależności temperatury wrzenia cieczy od ciśnienia

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie względnej przenikalności elektrycznej kilku związków organicznych

INSTRUKCJA OBSŁUGI. produkcie i jego użytkowaniu. UWAGA!

WNIKANIE CIEPŁA PRZY WRZENIU CIECZY

ABSORPCYJNE OCZYSZCZANIE GAZÓW ODLOTOWYCH Z TLENKÓW AZOTU Instrukcja wykonania ćwiczenia 23


KOLEJNOŚĆ CZYNNOŚCI DO ĆWICZENIA NR 2

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie entalpii parowania wody na podstawie pomiaru temperaturowego współczynnika prężności pary

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Prawo dyfuzji (prawo Ficka) G = k. F. t (c 1 c 2 )

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

ĆWICZENIA PRZEPROWADZANE W FORMIE POKAZÓW:

Regulamin BHP pracowni chemicznej. Pokaz szkła. Technika pracy laboratoryjnej

ROZDZIELANIE I OCZYSZCZANIE SUBSTANCJI. EKSTRAKCJA.

WYMAGANIA - DESTYLACJA

SEPARACJE i OCZYSZCZANIE BIOPRODUKTÓW DESTYLACJA PROSTA

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Recykling surowcowy odpadowego PET (politereftalanu etylenu)

Otrzymywanie eteru metylowo tert-butylowego (MTBE)

Przemysłowe laboratorium technologii. ropy naftowej i węgla II. TCCO17004l

Chemia Organiczna Syntezy

Okresowa kolumna rektyfikacyjna

ĆWICZENIE NR 2 FILTRACJA PRASA FILTRACYJNA

REGULAMIN BHP PRACOWNI CHEMICZNEJ. POKAZ SZKŁA. TECHNIKA PRACY LABORATORYJNEJ. Wstęp. Regulamin pracowni studenckiej.

H 3. Limonen. ODCZYNNIKI Skórka z pomarańczy lub mandarynek, chlorek metylenu, bezwodny siarczan sodu.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: PROCESY ESTRYFIKACJI NA PRZYKŁADZIE OTRZYMYWANIA WYBRANYCH PLASTYFIKATORÓW

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

1 ekwiwalent 3 ekwiwalenty 2 ekwiwalenty

PODSTAWY CHEMII DLA BIOLOGÓW

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA DYFUZJI W FAZIE GAZOWEJ

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 2 CIĄGŁA PRODUKCJA POLI(ALKOHOLU WINYLOWEGO)

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)

Wpływ ilości modyfikatora na współczynnik retencji w technice wysokosprawnej chromatografii cieczowej

Transkrypt:

DESTYLCJ JKO METOD WYODRĘNINI I OCZYSZCZNI ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH Zakres materiału: - metody rozdzielania substancji, - destylacja - charakter wykorzystywanych zjawisk, typy destylacji, zastosowanie, charakterystyka układu destylacyjnego, - znajomość pojęć: ciśnienie cząstkowe (parcjalne), prawo Daltona, prawo Raulta, para nasycona, temperatura wrzenia, prężność par, mieszanina azeotropowa. I. Wprowadzenie Destylacja stanowi jedną z najpopularniejszych technik służących do oczyszczania (destylacja prosta) lub rozdzielania (destylacja frakcyjna) cieczy. Polega ona na przeprowadzeniu cieczy w wyniku wrzenia w stan pary, a następnie na skropleniu w odbieralniku. W procesie destylacji wykorzystuje się różny skład fazy gazowej i ciekłej w temperaturze wrzenia mieszaniny, tj. temperaturze, w której prężność pary nad cieczą równa się ciśnieniu zewnętrznemu. W przypadku dwu cieczy mieszających się ze sobą prężność pary nad mieszaniną (P) równa się sumie prężności par cząstkowych (P ) składników tej mieszaniny (równanie 1). Z kolei w przypadku niemieszających się ze sobą cieczy prężność pary równa się sumie prężności par nad czystymi składnikami (równanie 2). P = P + P ; P = P x, P = P x (1) gdzie x i x to ułamki molowe składników i mieszaniny. P = P + P (2) Oczyszczenie i rozdzielenie substancji na drodze destylacji następuje pod warunkiem, iż różnica temperatur wrzenia między substancją oczyszczaną a zanieczyszczeniami jest wystarczająca. Niemniej jednak efektywność procesu zależy ponadto od innych czynników, np. konstrukcji aparatury. Wyróżnia się kilka typów destylacji, tj. prostą, frakcyjną (rektyfikację), pod zmniejszonym ciśnieniem i destylację z parą wodną. Destylacja prosta (Rysunek 1) sprowadza się do jednokrotnego przeprowadzenia fazy ciekłej przez gazową do fazy ciekłej i znajduje zastosowanie w przypadku cieczy znacznie różniących się temperaturą wrzenia. Natomiast destylacja frakcjonowana (Rysunek 2) sprowadza się do wielokrotnego powtarzania procesu przeprowadzania fazy ciekłej przez gazową do ciekłej w deflegmatorze. W przypadku destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem (Rysunek 3) układ musi być 1

zamknięty (kolba kulista z nasadką i odprowadzaniem do pompy próżniowej). Znajduje ona zastosowanie do rozdziału substancji o bardzo wysokich temperaturach wrzenia (powyżej 200 C) ze względu na ryzyko rozkładu przez osiągnięciem wspomnianych temperatur. W odróżnieniu od innych metod destylacji, nie wykorzystuje się w niej porcelanki a kapilarę chroniącą przed przegrzaniem. Natomiast destylację z parą wodną (Rysunek 4) wykorzystuje się tylko w przypadku substancji niemieszających się z wodą, a temperatura wrzenia mieszaniny jest mniejsza w porównaniu do jej poszczególnych składników. Zatem skoro jedną z faz jest woda, to temperatura destylacji nie przekracza 100 C. Rysunek 1. Schemat zestawu do destylacji prostej Temperatura wrzenia cieczy pod określonym ciśnieniem zewnętrznym stanowi jej fizyczną cechę charakterystyczną i z reguły różni się od wartości odczytywanej na termometrze stanowiącym element aparatury do destylacji. Odczytywana wartość to raczej orientacyjny wskaźnik jednorodności destylującej frakcji, niemniej jednak pozwalający na określenie momentu zmiany odbieralnika lub zakończenia procesu. Jedynie podczas destylacji niemal czystych cieczy wartość temperatury jest stała i może być traktowana jako temperatura wrzenia. Z tego względu podaje się zawsze zakres temperatur destylacji danej frakcji. Dobrą metodą określenia czystości frakcji jest pomiar współczynnika załamania światła i porównanie wartości z danymi literaturowymi. 2

Rysunek 2. Schemat zestawu do destylacji frakcyjnej Rysunek 3. Schemat zestawu do destylacji próżniowej (pod zmniejszonym ciśnieniem) 3

Rysunek 4. Schemat zestawu do destylacji z parą wodną II. Część eksperymentalna Odczynniki: Rozpuszczalniki: metanol, etanol, chloroform, octan etylu, heksan, eter dietylowy, cykloheksanon. Porcelanka. paratura: Kolba okrągłodenna (100 ml), nasadka destylacyjna, chłodnica, termometr, przedłużacz do chłodnicy (łuk szklany), węże gumowe, czasza grzejna, regulator mocy, podnośniki, łapy 2 sztuki, łączniki 2 sztuki, 3 kolby stożkowe (100 ml) odbieralniki. Wykonanie ćwiczenia: Montaż zestawu destylacyjnego 1. Zgromadzić wszystkie elementy układu destylacyjnego i skontrolować ich stan, a następnie zmontować zestaw do destylacji prostej (Rysunek 1). Nie podłączać czaszy bezpośrednio do gniazdka wtykowego! 2. Do kolby okrągłodennej wrzucić kilka kawałków porcelanki. 3. Wstawić kolbę do czaszy grzejnej (nie nagrzanej i nie podłączonej) i unieruchomić łapą połączoną ze statywem za pomocą łącznika. 4. Wlać do kolby przygotowaną przez prowadzącego mieszaninę (ok. 60 ml). Sprawdzić temperaturę wrzenia składników mieszaniny przygotowanej do destylacji. 5. Przed przystąpieniem do części doświadczalnej zgłosić prowadzącemu gotowość układu destylacyjnego do pracy. 4

Destylacja 1. Odkręcić kurek z wodą i wyregulować szybkość przepływu przez chłodnicę. 2. Umieścić termometr w górnym szlifie nasadki destylacyjnej. Koniec termometru powinien znajdować się na wysokości bocznego szlifu. 3. Podłączyć czaszę grzejną do regulatora mocy, a transformator do gniazdka. 4. Rozpocząć ogrzewanie mieszaniny. Ilość ciepła regulować pokrętłem transformatora. (Szybkość destylacji powinna wynosić ok. 1 ml/minutę). Obserwować powierzchnię cieczy w kolbie oraz temperaturę par wrzenia kolby i nasadki. Przy osiągnięciu temperatury wrzenia pierwszego ze składników mieszaniny słupek rtęci powinien wskazywać temperaturę wrzenia tego składnika mieszaniny. Po oddestylowaniu pierwszego składnika, temperatura układu będzie powoli wzrastać do osiągnięcia temperatury wrzenia kolejnego składnika mieszaniny. Dla każdej frakcji notować początkową i końcową temperaturę wskazywaną przez termometr. 5. Przedgon zebrać w pierwszej kolbie stożkowej. W drugim odbieralniku (kolba stożkowa) zbierać frakcję I pierwszy składnik mieszaniny. W drugim (frakcja II) drugi składnik mieszaniny. Po kolejnym wzroście temperatury wymienić ponownie kolbę stożkową i zebrać resztę produktów destylacji (pogon). 6. Przerwać destylację, jeżeli w kolbie destylacyjnej pozostaną znikome ilości mieszaniny (ok. 5 ml), przez obniżenie podnośnika i ustawienie regulatora mocy w pozycji zero. Odczekać do momentu wystygnięcia czaszy i kolby destylacyjnej. Odłączyć czaszę grzejną, zakręcić wodę doprowadzaną do chłodnicy. Następnie zdemontować układ destylacyjny i umyć szklane elementy. 7. Porównać przedział temperatur odbierania poszczególnych frakcji destylatu z wartościami literaturowymi. Sporządzić wykres zależności T w = f(v dest ), gdzie T w to temperatura wrzenia danej frakcji, V dest - objętość destylatu. Z wykresu odczytać objętość składników mieszaniny destylowanej i obliczyć % skład tej mieszaniny. Rozpuszczalnik Temperatura wrzenia, o C chloroform 61,2 cykloheksanon 155,7 etanol 78,3 eter dietylowy 34,5 heksan 68,7 metanol 64,7 octan etylu 77,1 toluen 110,6 Źródło: Tablice chemiczne, wyd. damantan, 1997 5