증류가 무엇인지, 이 분리 방법의 예와 사용할 수 있는 증류 유형에 대해 설명합니다.
증류란 무엇입니까?
증류는 상 분리의 방법이라고 하며, 이는 다음 중 하나입니다. 혼합물의 분리 방법. 증류는 두 가지 물리적 공정의 연속적이고 통제된 사용으로 구성됩니다. 증발 그리고 응축, 선택적으로 사용하여 구성 요소를 분리합니다. 혼합물 일반적으로 균질한 유형, 즉 육안으로 구성 요소를 구분할 수 없습니다.
증류를 사용하여 개별 구성 요소로 분리할 수 있는 혼합물에는 두 가지가 포함될 수 있습니다. 액체, ㅏ 단단한 액체 또는 심지어 가스 스무디. 이 분리 방법은 끓는점의 차이를 기반으로 합니다. 문제, 이것은 온도 누구에게 압력 액체의 증기는 다른 물질의 액체를 둘러싼 압력과 같습니다. 가장 낮은 물질 비점 이 물질은 다른 용기에 응축되어 상대적으로 순수합니다.
이러한 방식으로 증류가 올바르게 수행되려면 혼합물이 다음 중 하나의 끓는점에 도달할 때까지 혼합물을 끓여야 합니다. 물질 그런 다음 증기가 되어 냉각된 용기로 운반될 수 있는 구성 요소는 응축되어 다시 액체가 됩니다.
반면에 다른 구성 물질은 변경 없이 용기에 남아 있습니다. 그러나 두 경우 모두 우리는 순수한 물질, 초기 혼합이 없습니다.
라울의 법칙
이상적인 액체 혼합물이 있을 때( 입자 다른 것은 동일한 입자 사이의 상호 작용과 동일한 것으로 간주됨) 라울의 법칙이 충족됩니다.
이 법칙은 기체 혼합물의 각 성분의 부분 증기압은 순수한 성분의 증기압에 액체 혼합물의 몰 분율을 곱한 것과 같습니다.
총 증기압은 기체 상태의 혼합물 성분 부분압의 합입니다. 반면에 혼합물에서 성분의 몰 분율은 농도의 무차원 척도입니다. 위에서 언급한 크기는 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
어디에:
- 픽셀 와이 파이 구성 요소의 부분 압력 엑스 그리고 와이 액체 혼합물을 둘러싼 증기 혼합물에서 각각.
- px * 및 py *는 구성 요소의 증기압입니다. 엑스 그리고 와이.
- 더블 엑스 와이 xy 구성 요소의 몰 분율 엑스 그리고 와이 액체 혼합물에서.
- 엔엑스 와이 뉴욕 성분의 물질의 양 엑스 그리고 와이 액체 혼합물에서.
위에서 제기한 Raoult의 법칙은 이상적인 혼합물(연구를 단순화하기 위해 인간이 설정한 모델)에 대해 유효하지만 실제로 이 법칙은 혼합물이 실제일 때 편차를 겪는다.
따라서 혼합물의 다른 입자가 순수한 액체의 입자보다 더 강한 분자간 힘을 가진다면 혼합물의 증기압은 순수한 액체의 증기압보다 낮아서 Raoult의 법칙에서 음의 편차를 생성합니다.
반면에 순수한 액체의 입자 사이의 분자간 힘이 혼합물의 입자보다 크면 혼합물의 입자가 증기상으로 더 쉽게 빠져 나갈 수 있으므로 증기압 혼합물의 양이 더 많아져 Raoult의 법칙에서 양의 편차가 발생합니다.
공비 혼합물(예: 에탄올과 물)을 증류하려면 일부 성분(이 경우 벤젠)을 추가하여 공비를 수정하고 이러한 방식으로 구성 요소를 분리할 수 있어야 합니다. 혼합물. 공비혼합물은 끓을 때 생성된 증기가 혼합물의 동일한 조성을 갖는 정의된 조성의 액체 혼합물입니다(따라서 공비 혼합물의 성분은 단순 또는 분별 증류로 분리할 수 없음).
공비 혼합물은 정의된 끓는 온도를 가지고 있습니다. 예를 들어 1기압의 압력에서 에탄올은 78.37°C에서 끓고 물은 100°C에서 끓는 반면 에탄올-물 공비 혼합물은 78.2°C에서 끓습니다. 공비 혼합물은 경우에 따라 Raoult의 법칙에서 음수 또는 양수 편차를 갖습니다.
증류의 종류
증류는 다양한 방식으로 발생할 수 있습니다.
- 간단한 증류. 가장 기본적인 것은 다른 성분이 분리될 때까지 혼합물을 끓이는 것입니다. 혼합물의 성분들의 끓는점이 크게 다를 때 효과적인 분리 방법입니다(이상적으로는 적어도 25°C의 차이가 있어야 합니다. 그렇지 않으면 증류된 물질의 총 순도를 보장하지 않습니다).
- 분별 증류. 이것은 기화와 응축이 연속적으로 일어나는 여러 플레이트로 구성된 분별 컬럼을 통해 수행되어 분리된 구성 요소의 순도를 높입니다.
- 진공 증류. 진공이 생성될 때까지 압력을 줄임으로써 공정은 구성 요소의 끓는점을 낮추는 촉매 작용을 합니다. 일부는 압력이 크게 감소할 때 감소될 수 있는 매우 높은 끓는점을 가지므로 증류 과정을 가속화하기 때문입니다.
- 공비 증류. 공비혼합물, 즉 끓는점까지 공유하여 물질이 하나로 작용하여 단순증류나 분별증류로 분리할 수 없는 혼합물을 깨기 위해 필요한 증류입니다. 공비 혼합물을 분리하려면 예를 들어 일부 분리 성분을 추가하여 혼합 조건을 수정해야 합니다.
- 증기 증류. 혼합물의 휘발성 및 비휘발성 성분은 수증기를 직접 주입하여 분리합니다.
- 건식증류. 그것은 존재하지 않고 고체 물질을 가열하는 것으로 구성됩니다. 용제 액체, 가스를 얻은 다음 다른 용기에 응축하십시오.
- 향상된 증류. 대체 또는 반응성 증류라고도 하며, 분리하기 어렵거나 끓는점이 동일한 혼합물의 특정 경우에 적용됩니다.
증류의 예
- 기름 정제. 다양한 분리 탄화수소 에 존재 석유 그것은 분별 증류에 의해 수행되며, 원유의 조리에서 파생된 각 화합물을 증류탑의 다른 층이나 별도의 구획에 저장합니다. 이러한 가스는 기둥의 상부 층에서 상승 및 응축되는 반면 아스팔트 및 파라핀과 같은 밀도가 높은 물질은 하부 층에 남습니다.
- 촉매 크래킹. 이것은 원유 처리에서 진공 타워를 사용하여 조 요리에서 가스를 분리하는 일반적인 특정 진공 증류에 주어진 이름입니다. 따라서 탄화수소의 비등은 가속화되고 프로세스. 분해는 일종의 파괴적 증류로, 더 큰 탄화수소가 (고온에서 촉매를 사용하여) 더 낮은 끓는점을 가진 더 작은 탄화수소로 분해됩니다.
- 에탄올 정제. 분리하다 알코올 실험실에서 물을 생산하는 동안 물에서 추출한 에탄올과 마찬가지로 공비 증류가 사용되어 혼합물에 벤젠 또는 분리를 촉진하거나 가속화하는 기타 성분을 첨가하여 화학 조성을 변경하지 않고 쉽게 제거할 수 있습니다. 제품.
- 석탄 처리. 액체 유기 연료를 얻기 위해 석탄이나 목재는 건식 증류 절차에 의해 사용되며, 따라서 연소.
- 미네랄 염의 열분해. 건식 증류를 통해 미네랄 염을 연소시켜 얻은 가스의 방출 및 응축에서 산업적 활용도가 높은 다양한 미네랄 물질을 얻습니다.
- 알렘빅. 이것은 발효 과일에서 향수, 의약품 및 알코올을 생산하는 것을 목적으로 하는 아랍 고대에 발명된 장치에 부여된 이름입니다. 작동 시 증류 원리가 사용됩니다. 물질은 작은 보일러에서 가열되고 생성된 가스는 코일에서 냉각되어 해당 가스의 응축으로 생성된 액체가 수집되는 다른 용기로 연결됩니다.
- 향수 생산. 증기 증류는 향수를 얻는 데 사용되며, 보존된 꽃과 함께 끓는 물을 사용하여 원하는 냄새가 나는 가스를 생성하고 응축되면 향수의 기본 액체로 사용할 수 있습니다.