- Processus de distillation simple
- équipe
- Condenseur
- Chauffage
- Exemples
- Distillation d'eau et d'alcool
- Séparation liquide-solide
- Alcool et glycérine
- Références
La distillation simple est un processus dans lequel les vapeurs produites à partir d'un liquide sont amenées directement à un condenseur, dans lequel vapeur à basse température et condensation.
Il est utilisé pour séparer un composant volatil des composants non volatils présents dans un liquide. Il est également utilisé pour la séparation de deux liquides présents dans une solution à points d'ébullition très différents.
Configuration de base d'une distillation simple. Source: Pixabay
La distillation simple n'est pas une méthode efficace pour la séparation de deux liquides volatils présents dans une solution. Lorsque sa température augmente en apportant de la chaleur, l'énergie cinétique des molécules augmente également, ce qui leur permet de vaincre la force de cohésion entre elles.
Les liquides volatils commencent à bouillir lorsque leur pression de vapeur est égale à la pression externe exercée à la surface de la solution. Les deux liquides contribuent à la composition de la vapeur formée, la présence du liquide le plus volatil étant plus importante; c'est-à-dire celui avec le point d'ébullition le plus bas.
Par conséquent, le liquide le plus volatil constitue l'essentiel du distillat formé. Le processus est répété jusqu'à ce que la pureté souhaitée ou la concentration la plus élevée possible soit atteinte.
Processus de distillation simple
Dans une distillation simple, la température d'une solution est augmentée jusqu'à ébullition. A ce moment, la transition entre l'état liquide et l'état gazeux se produit. Ceci est observé lorsqu'un bullage constant commence dans la solution.
équipe
L'équipement de distillation simple se compose généralement d'un brûleur ou d'une couverture chauffante (voir image); un ballon rond en verre réfractaire avec une bouche en verre dépoli, pour permettre son couplage; et quelques perles de verre (certaines utilisent un bâton en bois) pour réduire la taille des bulles formées.
Les billes de verre servent de noyaux formant des bulles, qui permettent au liquide de bouillir lentement, évitant la surchauffe qui se traduit par la formation d'une sorte de bulles géantes; même capable d'expulser une masse de liquide hors du ballon de distillation.
Un adaptateur en verre réfractaire avec trois bouches, qui sont en verre dépoli, est attaché à l'embouchure du flacon. Un col est attaché au ballon de distillation, un deuxième col est attaché au condenseur et le troisième col est fermé grâce à l'utilisation d'un bouchon en caoutchouc.
Dans l'image, la monture n'a pas cet adaptateur; et au lieu de cela, le thermomètre et un connecteur direct au condenseur sont placés à travers le même bouchon en caoutchouc.
Condenseur
Le condenseur est un appareil conçu pour remplir la fonction que son nom indique: condenser la vapeur qui le traverse. Par sa bouche supérieure, il est couplé à l'adaptateur, et par sa bouche inférieure, il est connecté à un ballon où les produits de distillation sont collectés.
Dans le cas de l'image, ils utilisent (bien que ce ne soit pas toujours correct) un cylindre gradué, pour mesurer le volume distillé à la fois.
L'eau qui circule à travers la chemise extérieure du condenseur, y pénètre par sa partie inférieure et sort par la partie supérieure. Cela garantit que la température du condenseur est suffisamment basse pour permettre la condensation des vapeurs produites dans le ballon de distillation.
Toutes les pièces qui composent l'appareil de distillation sont fixées par des clips reliés à un support métallique.
Un volume de la solution à soumettre à la distillation est placé dans le ballon rond d'une capacité appropriée.
Les connexions appropriées sont effectuées à l'aide de graphite ou de graisse pour assurer une étanchéité efficace et le chauffage de la solution commence. Simultanément, le passage de l'eau à travers le condenseur commence.
Chauffage
Au fur et à mesure que le ballon de distillation est chauffé, une augmentation de température est observée sur le thermomètre, jusqu'à atteindre un point où la température reste constante. Cela reste ainsi même si le chauffage continue; à moins que tout le liquide volatil ne se soit complètement évaporé.
L'explication de ce comportement est que le point d'ébullition du composant avec le point d'ébullition le plus bas du mélange liquide a été atteint, dans lequel sa pression de vapeur est égale à la pression externe (760 mm Hg).
À ce stade, toute l'énergie thermique est dépensée dans le passage de l'état liquide à l'état gazeux qui implique l'expiration de la force de cohésion intermoléculaire du liquide. Par conséquent, l'apport de chaleur ne se traduit pas par une augmentation de la température.
Le produit liquide de la distillation est collecté dans des flacons correctement étiquetés, dont les volumes dépendront du volume initialement placé dans le ballon de distillation.
Exemples
Distillation d'eau et d'alcool
Vous avez une solution d'alcool à 50% dans l'eau. Sachant que le point d'ébullition de l'alcool est de 78,4 ° C et le point d'ébullition de l'eau d'environ 100 ° C, peut-on alors obtenir un alcool pur avec une simple étape de distillation? La réponse est non.
En chauffant le mélange alcool-eau, le point d'ébullition du liquide le plus volatil est initialement atteint; dans ce cas, l'alcool. La vapeur formée aura une proportion d'alcool plus élevée, mais il y aura également une forte présence d'eau dans la vapeur, car les points d'ébullition sont similaires.
Le liquide recueilli lors de la distillation et de la condensation aura un pourcentage d'alcool supérieur à 50%. Si ce liquide est soumis à des distillations successives, une solution alcoolique concentrée peut être obtenue; mais pas pure, car les vapeurs continueront à entraîner l'eau jusqu'à une certaine composition, formant ce que l'on appelle un azéotrope
Le produit liquide de la fermentation des sucres a un pourcentage d'alcool de 10%. Cette concentration peut être portée à 50%, comme dans le cas du Whisky, par simple distillation.
Séparation liquide-solide
Une solution d'un sel dans l'eau est constituée d'un liquide volatil et d'un composé non volatil à haut point d'ébullition: le sel.
En distillant la solution, de l'eau pure peut être obtenue dans le liquide de condensation. Pendant ce temps, au fond du ballon de distillation, les sels se déposent.
Alcool et glycérine
Il existe un mélange d'alcool éthylique, avec un point d'ébullition de 78,4 ° C, et de glycérine, avec un point d'ébullition de 260 ° C. Soumise à une simple distillation, la vapeur formée aura un pourcentage d'alcool très élevé, proche de 100%.
Par conséquent, un liquide distillé avec un pourcentage d'alcool, similaire à celui de la vapeur, sera obtenu. Cela se produit parce que les points d'ébullition des liquides sont très différents.
Références
- Claude Yoder. (2019). Distillation. Chimie filaire. Récupéré de: wiredchemist.com
- Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie. (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
- Dragani, Rachelle. (17 mai 2018). Trois exemples de mélanges de distillation simples. Découvrir. Récupéré de: scaimer.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (02 janvier 2019). Qu'est-ce que la distillation? Définition de la chimie. Récupéré de: thinkco.com
- Dr Welder. (sf). Distillation simple. Récupéré de: dartmouth.edu
- Université de Barcelone. (sf). Distillation. Récupéré de: ub.edu