Post on 30-Aug-2020
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DISTILLAZIONE
La distillazione è una tecnica di purificazione chepermette la separazione di liquidi o di solidibassofondenti che fondono senza alterazione chimica.
Si basa fondamentalmente sull’equilibrio liquido/vapore e sulla loro differente composizione.
DISTILLAZIONE SEMPLICE
Si opera con un apparecchiocostituito essenzialmente da unpallone, che funge da caldaia, cheè munito di un refrigerantesemplice (di Liebig) nella cuicamicia esterna può essere fattacircolare dell’acqua per ilraffreddamento, un termometro,posto all’imboccatura delrefrigerante e un pallone orecipiente di raccolta, collegatocon l’esterno o direttamente otramite una valvola a CaCl2.
La distillazione semplice a
pressione ordinaria si utilizza
quando si vogliono separare un
liquido da un solido oppure
anche due liquidi a patto che il
loro punto di ebollizione sia
significativamente differente.
Il riscaldamento può essere effettuato con un bagno ad acqua, ad olio, un
mantello scaldante, tenendo in considerazione che deve essere effettuato
lentamente, per permettere scambi termici completi tra liquido e vapore,
in modo che la distillazione sia il più regolare possibile.
Il distillato può essereraccolto in tre frazioni:
Teste di distillazione
Frazione centrale
Code di distillazione
Accorgimenti:
✓Il pallone caldaia riempito massimo a
metà e presenza di frammenti di vetro,
pietra pomice, ecc. per evitare
un’ebollizione troppo tumultuosa.
✓Evitare assolutamente che il pallone-
caldaia vada a secco.
ROTAVAPOR
Si può operare anche a pressioneridotta con una semplice pompa adacqua, oppure con una pompa adolio, nel caso in cui si abbia a chefare con sostanze che degradanoalle alte temperature, oppure intutti i casi in cui sia necessariodistillare utilizzando temperaturepiù basse.
Rientra nella distillazione semplice la
separazione da liquidi da solidi e/o
miscele con l’ausilio dell’evaporatore
rotante o rotavapor.
DISTILLAZIONE FRAZIONATA
La distillazione frazionata può essere utilizzata nel caso in cui
sia necessario separare miscele di liquidi completamente
miscibili a temperatura di ebollizione molto ravvicinata.
Per descrivere il comportamento dei liquidi, in questo caso si
può utilizzare il seguente diagramma, nel quale viene riportato
l’andamento di ebollizione della miscela in funzione della
composizione.
DISTILLAZIONE FRAZIONATA
In questo caso il comportamento è
tipico di miscele che formano soluzioni
ideali, che seguono la legge di Raoult:
PA= P°ANA
La tensione di vapore di una miscela di
due liquidi A e B è data dalla legge di
Dalton:
Ptot= PA+ PB = P°ANA+ P°BNB
La fase vapore risulterà più ricca della fase liquida
del componente più volatile.
DISTILLAZIONE FRAZIONATA
Infatti se N1A e N1
B sono le frazioni molari di A e di B nella
fase vapore, la fase vapore risulterà più ricca della fase
liquida nel componente più volatile.
Se > 1 si avrà: >
DISTILLAZIONE FRAZIONATA
Per ottenere la concentrazionenella fase vapore delcomponente più volatile e quindila separazione dei liquidi a p.e.differente, si opera con unacolonna di distillazione frazionatao di rettifica che si colloca tra ilpallone di distillazione e ilrefrigerante.
La lunghezza della colonna dovrà essere sufficiente per assicurare laconcentrazione nei vapori del componente più volatile el’arricchimento del componente meno volatile nella fase liquida equindi nel pallone caldaia.
Deviazioni dalla legge di Raoult
Il comportamento di alcune miscele di liquidi
devia dalla legge di Raoult, e si possono avere
delle deviazioni positive o negative dalla legge di
Raoult, a seconda che la tensione di vapore della
miscela sia maggiore o minore rispetto a quella
calcolata.
Deviazioni positive dalla legge di Raoult
Deviazioni positive si hanno quando le forze di attrazione
tra i componenti identici della miscela sono maggiori
rispetto a quelle esistenti tra i due componenti differenti.
In questo caso il comportamento della miscela è
descritto dal grafico seguente:
Deviazioni positive dalla legge di Raoult
La miscela con minimo nel punto di ebollizione distilla a temperaturacostante, perché liquido e vapore in equilibrio hanno la stessacomposizione e viene chiamata miscela azeotropica (azeotropo) conminimo nel punto di ebollizione. Durante la distillazione frazionata diquesta miscela (composizione diversa dal minimo) la miscelaazeotropica passa nel distillato e nel residuo resterà il componente ineccesso.
Deviazioni negative dalla legge di Raoult
Le deviazioni negative si hanno nel caso in cui le forze di
attrazione tra le molecole diverse dei due componenti la
miscela sono più forti di quelle esistenti tra le molecole di
ciascun componente.
In questo caso l’azeotropo resterà nel residuo.
DISTILLAZIONE SOTTO VUOTO
La distillazione sotto vuoto o a pressione ridotta è necessaria
nel caso in cui si debbano separare liquidi altobollenti o liquidi
che si decompongono alla temperatura di ebollizione a
pressione normale.
Operando a pressione ridotta è possibile avere l’ebollizione
delle miscele a temperature più basse.
DISTILLAZIONE SOTTO VUOTO
L’apparecchio per la distillazione sotto vuotodeve essere resistente al vuoto (vetro pyrex).E’ dotato di un pallone di Claisen, in cui vieneinserito un tubo di vetro che termina con uncapillare affilato, che serve per regolarel’ebollizione tramite un tubo di gomma postosulla sommità del capillare, in cui viene fattapassare l’aria tramite una pinza di Mohr.
Inoltre è dotato di uncollegamento per la pompa davuoto e di un raccordo,chiamato “ragno”, chepermette di raccogliereseparatamente le frazioni didistillazione senza togliere ilvuoto.
DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI
VAPORE
La distillazione in corrente di vapore èuna tecnica di separazione che permettel’ebollizione di una miscela di solventiimmiscibili con l’acqua a temperaturepiù basse della temperatura diebollizione dell’acqua stessa, con ilvantaggio di poter essere distillateevitando eventuali decomposizionidovute al calore.
Infatti, a temperatura costante, la pressioneparziale di ciascun componente la miscela,nel caso in cui i componenti sianoimmiscibili, è uguale alla tensione di vaporedel componente puro (non dipende dallafrazione molare).Come conseguenza ciascun componenteevapora indipendentemente dagli altri.
DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE
La pressione totale Ptot è quindi uguale alla somma delle
tensioni di vapore dei componenti puri (indipendente
dalla loro concentrazione nella miscela).
Ptot = PA° +PB° +PC° +….
Per questo motivo la tensione di vapore della miscela è
sempre, indipendentemente dalla temperatura, maggiore
della tensione di vapore del componente più volatile.
Se il componente più volatile è l’acqua, la miscela bolle a
temperature di massimo 98°C.
DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE
La composizione del condensato dipende dalla
tensione di vapore dei componenti alla
temperatura di ebollizione della miscela e dal
loro peso molecolare.
Se si considera una miscela composta da due
componenti immiscibili A e B, se i vapori dei
componenti si comportano come gas ideali essi
seguono la legge dei gas.
DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE
Da cui risulta:
Da questa equazione si ricava che, anche composti che
abbiano una tensione di vapore molto bassa, possono
essere distillati, purché abbiano un peso molecolare
notevolmente più alto di quello dell’acqua.
L’apparecchio per la distillazione è costituito da un apparecchio per ladistillazione simile a quelli già esaminati e da un generatore di vapore, chesia collegato al pallone di distillazione in maniera da creare un flusso divapore continuo.Il distillato è normalmente costituito da due fasi, una fase organica e unaacquosa che devono essere poi separate, per esempio tramite un imbutoseparatore.