Κλασματική απόσταξη και Παραδείγματα

Η κλασματική απόσταξη είναι μια διαδικασία με την οποία τα συστατικά σε μια χημική ουσία μίγμα χωρίζονται σε διαφορετικά μέρη (αποκαλούμενα κλάσματα) ανάλογα με τα διαφορετικά τους σημεία βρασμού. Η κλασματική απόσταξη χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό των χημικών ουσιών και για τον διαχωρισμό των μιγμάτων για να ληφθούν τα συστατικά τους.

Η τεχνική χρησιμοποιείται σε εργαστήρια και στη βιομηχανία, όπου η διαδικασία έχει τεράστια εμπορική σημασία. Η χημική και η πετρελαϊκή βιομηχανία βασίζονται στην κλασματική απόσταξη.

Αναθυμίαση από ένα βρασμός διαλύματος διοχετεύονται κατά μήκος μιας ψηλής στήλης, που ονομάζεται στήλη κλασμάτωσης. Η στήλη είναι συσκευασμένη με πλαστικά ή γυάλινα σφαιρίδια για να βελτιωθεί ο διαχωρισμός με την παροχή περισσότερου εμβαδού επιφάνειας για συμπύκνωση και εξάτμιση. Η θερμοκρασία της στήλης βαθμιαία μειώνεται κατά το μήκος της. Τα συστατικά με υψηλότερο σημείο ζέσεως συμπυκνώνονται στη στήλη και επιστρέφουν στο λύση; συστατικά με χαμηλότερο σημείο βρασμού (περισσότερα πτητικός) περνούν από τη στήλη και συλλέγονται κοντά στην κορυφή.

Θεωρητικά, έχοντας περισσότερα σφαιρίδια ή πλάκες βελτιώνει τον διαχωρισμό, αλλά η προσθήκη πλακών αυξάνει επίσης τον χρόνο και την ενέργεια που απαιτούνται για την ολοκλήρωση μιας απόσταξης.

Βενζίνη και πολλές άλλες χημικές ουσίες παράγονται από αργό πετρέλαιο χρησιμοποιώντας κλασματική απόσταξη. Το αργό πετρέλαιο θερμαίνεται μέχρι να εξατμιστεί. Διαφορετικά κλάσματα συμπυκνώνονται σε ορισμένες θερμοκρασίες. Οι χημικές ουσίες σε ένα ορισμένο κλάσμα είναι υδρογονάνθρακες με συγκρίσιμο αριθμό ατόμων άνθρακα. Από το θερμό έως το κρύο (μεγαλύτεροι υδρογονάνθρακες στο μικρότερο), τα κλάσματα μπορεί να είναι κατάλοιπα (χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ασφάλτου), πετρέλαιο, ντίζελ, κηροζίνη, νάφθα, βενζίνη και αέριο διυλιστηρίου.

Η κλασματική απόσταξη δεν μπορεί να διαχωρίσει πλήρως τα συστατικά ενός μείγματος αιθανόλης και νερού παρά τα διαφορετικά σημεία ζέσεως των δύο χημικών ουσιών. Το νερό βράζει στους 100 βαθμούς Κελσίου ενώ η αιθανόλη ζέει στους 78,4 βαθμούς Κελσίου. Αν βράσει ένα μίγμα αλκοόλης-νερού, η αιθανόλη θα συγκεντρωθεί στον ατμό, αλλά μόνο μέχρι ένα σημείο, επειδή το αλκοόλ και το νερό σχηματίζουν αζεότροπο. Μόλις το μίγμα φθάσει στο σημείο όπου αποτελείται από 96% αιθανόλη και 4% νερό, το μίγμα είναι πιο πτητικό (βράζει στους 78,2 βαθμούς Celcius) από την αιθανόλη.

Η κλασματική απόσταξη διαφέρει από την απλή απόσταξη επειδή η στήλη κλασμάτωσης φυσικά διαχωρίζει τις ενώσεις με βάση τα σημεία βρασμού τους. Είναι δυνατή η απομόνωση χημικών με απλή απόσταξη, αλλά απαιτεί προσεκτικό έλεγχο της θερμοκρασίας, επειδή μόνο ένα "κλάσμα" μπορεί να απομονωθεί κάθε φορά.

Πώς ξέρετε αν θα χρησιμοποιήσετε απλή απόσταξη ή κλασματική απόσταξη για να διαχωρίσετε ένα μείγμα; Η απλή απόσταξη είναι ταχύτερη, απλούστερη και χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια, αλλά είναι πραγματικά χρήσιμη μόνο όταν υπάρχει είναι μια μεγάλη διαφορά μεταξύ των σημείων βρασμού των επιθυμητών κλασμάτων (περισσότερο από 70 μοίρες Celcius). Εάν υπάρχει μικρή μόνο διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των κλασμάτων, η κλασματική απόσταξη είναι το καλύτερο στοίχημά σας.

Ακολουθεί ανάλυση των διαφορών μεταξύ απλής και κλασματικής απόσταξης: