التقطير التجزيئي

يمكن فصل العديد من المخاليط المتجانسة، مثل الماء المالح، عن طريق التبخير ثم تكثيف أحد المكونات. هذه الطريقة تسمى التقطير البسيط. إنه يعمل جيدًا إذا كنت تريد فصل سائل عن مادة صلبة، أو إذا كانت المكونات في الخليط تتبخر وتتكثف عند درجات حرارة مختلفة جدًا - إذا كان لديهم نقاط غليان مختلفة جدًا. لكن ماذا عن هذا الخليط من الماء والإيثانول؟ كلتا المادتين في هذا الخليط سائلة، والفرق بين نقاط الغليان أقل من 25 درجة مئوية. لن يعمل التقطير البسيط هنا. لفصل مثل هذا الخليط، نحن بحاجة إلى نوع مختلف من التقطير - التقطير التجزيئي. تمامًا مثل التقطير البسيط، يعتمد التقطير التجزيئي على التبخر والتكثيف. لكنه يستخدم إعدادًا خاصًا مما يسمح بمزيد من الدقة. دعنا نلقي نظرة على إعداد التقطير التجزيئي النموذجي. الخليط المراد فصله - في هذه الحالة الماء الممزوج بالإيثانول - موجود في هذه القارورة المستديرة القاع. يتم وضع القارورة فوق مصدر للحرارة، والتي ستستخدم لرفع درجة حرارة الخليط بالداخل. الجزء العلوي من القارورة متصل إلى أنبوب زجاجي عمودي طويل، يسمى عمود التجزئة. عمود التجزئة طويل بما يكفي لإنشاء تدرج في درجة الحرارة - ساخن في القاع، وأبرد في الأعلى. يحتوي عمود التجزئة أيضًا على أجزاء تزيد من مساحة سطحه، على سبيل المثال الخرز الزجاجي أو سلسلة من الصواني. الإيثانول لديه نقطة غليان أقل وهو الأكثر تطايرًا بين مكوني الخليط. لذلك عند تسخين الخليط ، يبدأ الإيثانول بالتحول إلى بخار أسرع من الماء. يرتفع بخار الإيثانول إلى أعلى عمود التجزئة ، التي لا تزال باردة. يطلق بخار الإيثانول الحرارة في العمود، وتنخفض درجة حرارة البخار إلى ما دون نقطة الغليان. مما يتسبب في تكثف الإيثانول. بعض السائل يقطر مرة أخرى في القارورة، والبعض يبقى مكثفًا على السطح الداخلي لعمود التجزئة. دعونا نستمر في إضافة الحرارة. ترتفع درجة حرارة الإيثانول مرة أخرى، فوق نقطة الغليان. هذه المرة ، عمود التجزئة أكثر دفئًا مما كان عليه من قبل. يمكن أن يرتفع بخار الإيثانول أعلى قليلاً من المرة الأولى، قبل أن يتكثف مرة أخرى. هذه العملية من التسخين والتبخير، ارتفاع العمود والتبريد والتكثيف يحدث عدة مرات؛ حتى يصل البخار أخيرًا إلى قمة عمود التجزئة. في الجزء العلوي من عمود التجزئة، هناك محول، الذي يربط عمود التجزئة مع الأجزاء التالية من الجهاز. عادة ما يكون المحول مزودًا بميزان حرارة، حتى تتمكن من قياس درجة الحرارة في الجزء العلوي من عمود التجزئة. عندما يصل البخار إلى قمة عمود التجزئة، يتم توجيهه من خلال المحول إلى أنبوب طويل مزدوج الجدران، يسمى مكثف. المسافة بين الجدار الداخلي والخارجي للمكثف مملوء بالماء البارد. يعمل على تبريد الإيثانول وتخفض درجة حرارته إلى ما دون نقطة الغليان، لذلك يتكثف. يقطر الإيثانول السائل من خلال المكثف ويتجمع في كوب فارغ أو زجاجة في الأسفل. وماذا يحدث للماء؟ مع ارتفاع درجة حرارة الخليط في القارورة، في مرحلة ما يصل الماء إلى نقطة الغليان أيضًا. ولكن بسبب التدرج الحراري داخل عمود التجزئة، لا يرتفع بخار الماء في العمود بسرعة بخار الإيثانول. في النهاية يتبخر كل الإيثانول من خليطنا وينتقل إلى جهاز الاستقبال، بينما يبقى الماء في الزجاجةالأولة. بفضل التقطير التجزيئي، تم فصل مكونات الخليط!