EINFACHE DESTILLATION: VERFAHREN UND BEISPIELE - CHEMIE - 2025

Die einfache Destillation ist ein Prozess, bei dem die aus einer Flüssigkeit erzeugten Dämpfe direkt zu einem Kondensator gebracht werden, in dem Niedertemperaturdampf und Kondensation auftreten.

Es wird verwendet, um eine flüchtige Komponente von den in einer Flüssigkeit vorhandenen nichtflüchtigen Komponenten zu trennen. Es wird auch zur Trennung von zwei Flüssigkeiten verwendet, die in einer Lösung mit sehr unterschiedlichen Siedepunkten vorliegen.

Grundeinstellung einer einfachen Destillation. Quelle: Pixabay

Eine einfache Destillation ist keine effiziente Methode zur Trennung von zwei in einer Lösung vorhandenen flüchtigen Flüssigkeiten. Wenn die Temperatur durch Wärmezufuhr steigt, steigt auch die kinetische Energie der Moleküle, wodurch sie die Kohäsionskraft zwischen ihnen überwinden können.

Flüchtige Flüssigkeiten beginnen zu kochen, wenn ihr Dampfdruck dem auf die Oberfläche der Lösung ausgeübten Außendruck entspricht. Beide Flüssigkeiten tragen zur Zusammensetzung des gebildeten Dampfes bei, wobei das Vorhandensein der flüchtigeren Flüssigkeit größer ist; das heißt, derjenige mit dem niedrigsten Siedepunkt.

Daher macht die flüchtigere Flüssigkeit den größten Teil des gebildeten Destillats aus. Der Vorgang wird wiederholt, bis eine gewünschte Reinheit oder die höchstmögliche Konzentration erreicht ist.

Einfacher Destillationsprozess

Bei der einfachen Destillation wird die Temperatur einer Lösung erhöht, bis sie kocht. In diesem Moment tritt der Übergang zwischen dem flüssigen und dem gasförmigen Zustand auf. Dies wird beobachtet, wenn ein konstantes Blasen in der Lösung beginnt.

Ausrüstung

Die Ausrüstung für die einfache Destillation besteht normalerweise aus einem Brenner oder einer Heizdecke (siehe Bild); einen runden feuerfesten Glaskolben mit einer gemahlenen Glasmündung, um seine Kopplung zu ermöglichen; und einige Glasperlen (einige verwenden einen Holzstab), um die Größe der gebildeten Blasen zu verringern.

Die Glasperlen dienen als blasenbildende Kerne, die die Flüssigkeit langsam kochen lassen und eine Überhitzung vermeiden, die zur Bildung einer Art Riesenblasen führt. sogar in der Lage, eine Flüssigkeitsmasse aus dem Destillationskolben auszutreiben.

An der Öffnung des Kolbens ist ein feuerfester Glasadapter mit drei Mündungen angebracht, die aus gemahlenem Glas bestehen. Ein Hals ist am Destillationskolben angebracht, ein zweiter Hals ist am Kondensator angebracht und der dritte Hals ist mit einem Gummistopfen verschlossen.

Auf dem Bild fehlt der Halterung dieser Adapter. Stattdessen werden das Thermometer und ein direkter Verbinder zum Kondensator durch denselben Gummistopfen geführt.

Kondensator

Der Kondensator ist ein Gerät, das die Funktion erfüllt, die sein Name angibt: den Dampf zu kondensieren, der sich durch ihn bewegt. Durch seine obere Öffnung ist es mit dem Adapter verbunden, und durch seine untere Öffnung ist es mit einem Ballon verbunden, in dem die Destillationsprodukte gesammelt werden.

Im Fall des Bildes verwenden sie (obwohl dies nicht immer korrekt ist) einen Messzylinder, um das destillierte Volumen sofort zu messen.

Das Wasser, das durch den Außenmantel des Kondensators zirkuliert, tritt durch seinen unteren Teil in ihn ein und tritt durch den oberen Teil aus. Dies stellt sicher, dass die Kondensatortemperatur niedrig genug ist, um die Kondensation der im Destillationskolben erzeugten Dämpfe zu ermöglichen.

Alle Teile, aus denen die Destillationsvorrichtung besteht, sind durch Klammern befestigt, die mit einem Metallträger verbunden sind.

Ein Volumen der zu destillierenden Lösung wird mit einem geeigneten Fassungsvermögen in den Rundkolben gegeben.

Die richtigen Verbindungen werden mit Graphit oder Fett hergestellt, um eine effiziente Abdichtung zu gewährleisten, und das Erhitzen der Lösung beginnt. Gleichzeitig beginnt der Wasserdurchgang durch den Kondensator.

Heizung

Beim Erhitzen des Destillationskolbens wird am Thermometer ein Temperaturanstieg beobachtet, bis ein Punkt erreicht ist, an dem die Temperatur konstant bleibt. Dies bleibt auch dann so, wenn die Erwärmung fortgesetzt wird; es sei denn, die gesamte flüchtige Flüssigkeit ist vollständig verdunstet.

Die Erklärung für dieses Verhalten ist, dass der Siedepunkt der Komponente mit dem niedrigsten Siedepunkt des flüssigen Gemisches erreicht wurde, bei dem sein Dampfdruck gleich dem Außendruck (760 mm Hg) ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird die gesamte Wärmeenergie beim Wechsel vom flüssigen in den gasförmigen Zustand verbraucht, bei dem die intermolekulare Kohäsionskraft der Flüssigkeit abläuft. Daher führt die Wärmezufuhr nicht zu einem Temperaturanstieg.

Das flüssige Produkt der Destillation wird in ordnungsgemäß gekennzeichneten Kolben gesammelt, deren Volumen von dem Volumen abhängt, das ursprünglich in den Destillationskolben gegeben wurde.

Beispiele

Destillation von Wasser und Alkohol

Sie haben eine 50% ige Alkohol-in-Wasser-Lösung. Wenn man weiß, dass der Siedepunkt von Alkohol 78,4 ° C und der Siedepunkt von Wasser ungefähr 100 ° C beträgt, kann dann mit einem einfachen Destillationsschritt ein reiner Alkohol erhalten werden? Die Antwort ist nein.

Durch Erhitzen des Alkohol-Wasser-Gemisches wird zunächst der Siedepunkt der flüchtigsten Flüssigkeit erreicht; in diesem Fall Alkohol. Der gebildete Dampf hat einen höheren Anteil an Alkohol, aber es ist auch eine hohe Anwesenheit von Wasser im Dampf vorhanden, da die Siedepunkte ähnlich sind.

Die aus der Destillation und Kondensation gesammelte Flüssigkeit hat einen Alkoholanteil von mehr als 50%. Wenn diese Flüssigkeit aufeinanderfolgenden Destillationen unterzogen wird, kann eine konzentrierte Alkohollösung erreicht werden; aber nicht rein, da die Dämpfe weiterhin Wasser zu einer bestimmten Zusammensetzung ziehen und ein sogenanntes Azeotrop bilden

Das flüssige Produkt der Zuckerfermentation hat einen Alkoholanteil von 10%. Diese Konzentration kann wie bei Whisky durch einfache Destillation auf 50% gebracht werden.

Flüssig-Fest-Trennung

Eine Lösung eines Salzes in Wasser besteht aus einer Flüssigkeit, die verflüchtigt werden kann, und einer nichtflüchtigen Verbindung mit hohem Siedepunkt: Salz.

Durch Destillieren der Lösung kann reines Wasser in der Kondensationsflüssigkeit erhalten werden. Währenddessen setzen sich die Salze am Boden des Destillationskolbens ab.

Alkohol und Glycerin

Es gibt eine Mischung aus Ethylalkohol mit einem Siedepunkt von 78,4 ° C und Glycerin mit einem Siedepunkt von 260 ° C. Bei einfacher Destillation weist der gebildete Dampf einen sehr hohen Alkoholanteil von nahezu 100% auf.

Daher wird eine destillierte Flüssigkeit mit einem Prozentsatz an Alkohol erhalten, der dem von Dampf ähnlich ist. Dies geschieht, weil die Siedepunkte von Flüssigkeiten sehr unterschiedlich sind.

Verweise

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