การกลั่นอย่างง่าย: กระบวนการและตัวอย่าง - เคมี - 2026

การกลั่นอย่างง่ายเป็นกระบวนการที่ไอระเหยที่ผลิตจากของเหลวถูกนำไปยังคอนเดนเซอร์โดยตรงซึ่งไออุณหภูมิต่ำและการควบแน่น

ใช้เพื่อแยกส่วนประกอบที่ระเหยออกจากส่วนประกอบที่ไม่ระเหยที่อยู่ในของเหลว นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการแยกของเหลวสองชนิดที่มีอยู่ในสารละลายที่มีจุดเดือดต่างกันมาก

การตั้งค่าพื้นฐานของการกลั่นอย่างง่าย ที่มา: Pixabay

การกลั่นอย่างง่ายไม่ใช่วิธีการที่มีประสิทธิภาพในการแยกของเหลวระเหยสองชนิดที่มีอยู่ในสารละลาย เมื่ออุณหภูมิของมันเพิ่มขึ้นจากการจ่ายความร้อนพลังงานจลน์ของโมเลกุลก็จะเพิ่มขึ้นด้วยซึ่งทำให้พวกมันสามารถเอาชนะแรงเกาะติดระหว่างกันได้

ของเหลวระเหยเริ่มเดือดเมื่อความดันไอเท่ากับความดันภายนอกที่กระทำบนพื้นผิวของสารละลาย ของเหลวทั้งสองมีส่วนช่วยในองค์ประกอบของไอที่เกิดขึ้นการปรากฏตัวของของเหลวที่ระเหยได้มากขึ้นจะมีค่ามากกว่า นั่นคือจุดที่มีจุดเดือดต่ำสุด

ดังนั้นของเหลวที่ระเหยได้มากขึ้นจึงทำให้เกิดการกลั่นส่วนใหญ่ กระบวนการนี้ซ้ำจนกว่าจะได้ความบริสุทธิ์ที่ต้องการหรือความเข้มข้นสูงสุดที่เป็นไปได้

กระบวนการกลั่นอย่างง่าย

ในการกลั่นอย่างง่ายอุณหภูมิของสารละลายจะเพิ่มขึ้นจนกว่าจะเดือด ในขณะนั้นการเปลี่ยนแปลงระหว่างสถานะของเหลวเป็นก๊าซจะเกิดขึ้น สิ่งนี้จะสังเกตได้เมื่อเริ่มมีฟองคงที่ในสารละลาย

อุปกรณ์

อุปกรณ์สำหรับการกลั่นอย่างง่ายมักประกอบด้วยเตาหรือผ้าห่มทำความร้อน (ดูภาพ) ขวดแก้วทนไฟทรงกลมพร้อมปากแก้วพื้นเพื่อให้มีเพศสัมพันธ์ และลูกปัดแก้ว (บางอันใช้แท่งไม้) เพื่อลดขนาดฟองอากาศที่เกิดขึ้น

ลูกปัดแก้วทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสที่สร้างฟองซึ่งช่วยให้ของเหลวเดือดช้าๆหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปที่ส่งผลให้เกิดฟองอากาศขนาดยักษ์ แม้กระทั่งสามารถขับของเหลวจำนวนมากออกจากขวดกลั่น

ติดอยู่ที่ปากขวดเป็นอะแดปเตอร์แก้วทนไฟที่มีปากสามอันซึ่งทำจากแก้วพื้น คอด้านหนึ่งติดอยู่กับขวดกลั่นคอที่สองติดกับคอนเดนเซอร์และคอที่สามปิดโดยใช้จุกยาง

ในภาพเมาท์ไม่มีอะแดปเตอร์นี้ และแทนเทอร์โมมิเตอร์และขั้วต่อโดยตรงกับคอนเดนเซอร์จะถูกวางผ่านจุกยางเดียวกัน

คอนเดนเซอร์

คอนเดนเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อตอบสนองฟังก์ชั่นที่ชื่อระบุ: เพื่อกลั่นตัวไอน้ำที่เคลื่อนที่ผ่าน ผ่านปากบนของมันจะเชื่อมต่อกับอะแดปเตอร์และผ่านปากล่างของมันจะเชื่อมต่อกับบอลลูนที่รวบรวมผลิตภัณฑ์กลั่น

ในกรณีของภาพพวกเขาใช้ (แม้ว่าจะไม่ถูกต้องเสมอไป) กระบอกสูบที่สำเร็จการศึกษาเพื่อวัดปริมาตรการกลั่นในครั้งเดียว

น้ำที่ไหลเวียนผ่านเสื้อนอกของคอนเดนเซอร์เข้าสู่ส่วนล่างและไหลออกทางส่วนบน เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของคอนเดนเซอร์ต่ำพอที่จะทำให้เกิดการควบแน่นของไอระเหยที่ผลิตในขวดกลั่น

ชิ้นส่วนทั้งหมดที่ประกอบเป็นเครื่องกลั่นได้รับการแก้ไขโดยคลิปที่เชื่อมต่อกับตัวรองรับโลหะ

ปริมาตรของสารละลายที่ต้องกลั่นจะอยู่ในขวดทรงกลมที่มีความจุเหมาะสม

การเชื่อมต่อที่เหมาะสมทำโดยใช้กราไฟต์หรือจาระบีเพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึกอย่างมีประสิทธิภาพและเริ่มการทำความร้อนของสารละลาย ในขณะเดียวกันการไหลของน้ำผ่านคอนเดนเซอร์จะเริ่มขึ้น

เครื่องทำความร้อน

เมื่อขวดกลั่นถูกทำให้ร้อนอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นบนเทอร์โมมิเตอร์จนกระทั่งถึงจุดที่อุณหภูมิคงที่ สิ่งนี้ยังคงอยู่แม้ว่าความร้อนจะยังคงดำเนินต่อไป เว้นแต่ของเหลวที่ระเหยได้ทั้งหมดจะระเหยไปจนหมด

คำอธิบายสำหรับพฤติกรรมนี้คือถึงจุดเดือดของส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำสุดของส่วนผสมของเหลวแล้วซึ่งความดันไอเท่ากับความดันภายนอก (760 มม. ปรอท)

ณ จุดนี้พลังงานความร้อนทั้งหมดจะถูกใช้ไปในการเปลี่ยนสถานะจากสถานะของเหลวไปเป็นสถานะก๊าซที่เกี่ยวข้องกับการหมดอายุของแรงเกาะติดระหว่างโมเลกุลของของเหลว ดังนั้นการจ่ายความร้อนไม่ได้แปลว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวจากการกลั่นจะถูกรวบรวมไว้ในขวดที่มีฉลากอย่างถูกต้องซึ่งปริมาณจะขึ้นอยู่กับปริมาตรที่วางไว้ในขวดกลั่น

ตัวอย่าง

การกลั่นน้ำและแอลกอฮอล์

คุณมีแอลกอฮอล์ 50% ในสารละลายน้ำ เมื่อทราบว่าจุดเดือดของแอลกอฮอล์อยู่ที่ 78.4 ° C และจุดเดือดของน้ำอยู่ที่ประมาณ 100 ° C แล้วจะได้แอลกอฮอล์บริสุทธิ์ด้วยขั้นตอนการกลั่นง่ายๆหรือไม่? คำตอบคือไม่

โดยการให้ความร้อนกับส่วนผสมแอลกอฮอล์และน้ำจะถึงจุดเดือดของของเหลวที่ระเหยง่ายที่สุด ในกรณีนี้แอลกอฮอล์ ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะมีสัดส่วนของแอลกอฮอล์มากกว่า แต่จะมีน้ำอยู่ในไอน้ำสูงเนื่องจากจุดเดือดใกล้เคียงกัน

ของเหลวที่รวบรวมจากการกลั่นและกลั่นตัวเป็นหยดน้ำจะมีเปอร์เซ็นต์แอลกอฮอล์มากกว่า 50% หากของเหลวนี้ผ่านการกลั่นอย่างต่อเนื่องจะสามารถใช้สารละลายแอลกอฮอล์เข้มข้นได้ แต่ไม่บริสุทธิ์เนื่องจากไอระเหยจะยังคงลากน้ำไปยังองค์ประกอบบางอย่างก่อตัวเป็นสิ่งที่เรียกว่า azeotrope

ผลิตภัณฑ์เหลวจากการหมักน้ำตาลมีเปอร์เซ็นต์แอลกอฮอล์ 10% ความเข้มข้นนี้สามารถนำมาถึง 50% เช่นเดียวกับในกรณีของวิสกี้โดยการกลั่นอย่างง่าย

การแยกของเหลวและของแข็ง

สารละลายเกลือในน้ำเกิดจากของเหลวที่ระเหยได้และสารประกอบที่ไม่ระเหยซึ่งมีจุดเดือดสูง: เกลือ

โดยการกลั่นสารละลายจะได้น้ำบริสุทธิ์ในของเหลวควบแน่น ในขณะเดียวกันที่ด้านล่างของขวดกลั่นเกลือจะตกตะกอน

แอลกอฮอล์และกลีเซอรีน

มีส่วนผสมของเอทิลแอลกอฮอล์ที่มีจุดเดือด78.4ºCและกลีเซอรีนที่มีจุดเดือด260ºC เมื่อผ่านการกลั่นแบบธรรมดาไอที่เกิดขึ้นจะมีเปอร์เซ็นต์แอลกอฮอล์สูงมากใกล้เคียงกับ 100%

ดังนั้นจะได้ของเหลวกลั่นที่มีเปอร์เซ็นต์แอลกอฮอล์ใกล้เคียงกับไอน้ำ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากจุดเดือดของของเหลวแตกต่างกันมาก

อ้างอิง

1. Claude Yoder (2019) การกลั่น เคมีแบบใช้สาย ดึงมาจาก :iredchemist.com
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
3. Dragani, Rachelle (17 พ.ค. 2561). สามตัวอย่างของส่วนผสมการกลั่นอย่างง่าย Sciencing ดึงมาจาก: sciencing.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (02 มกราคม 2562). การกลั่นคืออะไร? นิยามเคมี ดึงมาจาก: thoughtco.com
5. ดร. ช่างเชื่อม (เอสเอฟ) การกลั่นอย่างง่าย กู้คืนจาก: dartmouth.edu
6. มหาวิทยาลัยบาร์เซโลนา. (เอสเอฟ) การกลั่น กู้คืนจาก: ub.edu