Étape 2: Théorie de Distillation.
Figure de référence : Techniques en chimie organique par Mohrig, Hammond, Schatz. ISBN 978-1429219563.
Imaginez que vous avez une grosse pile de marbres colorés différemment. Pour une raison quelconque, vous souhaitez trier vos billes en différents tas basés sur leur couleur. Si vous commencez à aller bien et à choisir les couleurs une par une. Si vous avez un petit nombre de billes cela ne prendra pas longtemps. Mais maintenant Imaginez vos marbres sont environ un milliardième d’un mètre de diamètre et il n’y a donc beaucoup d'entre eux il ferait Avogadro, euh, je veux dire tourner la tête. Eh bien, il ne serait pas très pratique passer avec une très petite pince à épiler, cueillette de tous les marbres qui sont de la même couleur. En effet, couleur perd tout son sens à ces échelles de toute façon. Il faut donc utiliser une autre méthode pour trier, nous l’espérons, une méthode qui ne comporte pas beaucoup de tri manuel.
Je reviendrai sur le Royaume de ne pas insulter votre intelligence maintenant.
La distillation est un procédé de séparation de deux ou plusieurs liquides en profitant de leurs différences de pression de vapeur. Pression de vapeur est la pression exercée par le gaz au-dessus d’un composé. Tous les composés ont la pression de vapeur, même solides. Certes, la pression de vapeur en acier est bien inférieure à celle de, disons, de l’eau. Compte tenu de ce fait, il serait assez facile de séparer l’eau de l’acier, oui ? Pression de vapeur est exercée par la glace. Cela signifie la glace peut s’évaporer, et en fait c’est ce qui provoque la brûlure de congélation. Mais que se passe-t-il si nous avons deux liquides qui ont des pressions de vapeur relativement similaires (mais toujours différent) et nous ne pouvons pas il suffit d’utiliser une sorte de filtre pour les séparer ?
Disons que nous avons deux liquides A et B. A et B ont une pression de vapeur à la température ambiante de 22Torr et 40Torr, respectivement (Torr est une unité de pression). Disons que nous avons exactement les mêmes quantités de A et B dans un récipient. Cela signifie que la composition du liquide est 50 %A et 50 %B, mais la vapeur au-dessus du liquide a une composition de 22 /(22+40) = 35 %A et 40 /(22+40) = 65 % B. Il y a beaucoup plus du composé B que le composé A la vapeur ! Par ailleurs, il s’agit probablement d’une simplification horrible des quotes-parts et je pouvais folioscope bien que mon O-chem pour trouver la relation correcte, mais je suis sûr que vous obtenez l’idée générale. Maintenant, si nous pouvons percevoir cette vapeur et transformez-le en un liquide, nous aurions un liquide de composition 35 %A et 65 % B. Nous serions un peu plus de séparer nos composés.
En fait, nous pouvons recueillir la vapeur et transformez-le en un liquide en refroidissant la vapeur pour qu’elle se condense. Et comme le hasard aurait-il, comme on enlève la vapeur, il est constamment reconstitué par le liquide ci-dessous. Malheureusement, ce processus sera très lent car les pressions de vapeur sont si basses et très peu de vapeur puisse s’échapper du liquide dans le récipient dans une quantité donnée de temps. Cela pourrait prendre des jours ou des semaines pour les séparer. Si seulement il existait un moyen d’augmenter la pression de vapeur... Est bien là. Et nous le faisons en ajoutant de l’énergie, sous forme de chaleur, au système. En le chauffant, nous pouvons augmenter la pression de vapeur totale dans le conteneur à exactement 760Torr, mais pas plus de précisions. C’est parce que 760Torr est la pression de l’atmosphère terrestre, et c’est à ce moment que le liquide dans le réservoir commence à bouillir.
Maintenant, nous pouvons recueillir la vapeur au-dessus du liquide et il sera réapprovisionné très rapidement. L’ébullition sera effectivement pousser la vapeur hors du conteneur, et tant que nous canalisons la vapeur par l’intermédiaire de quelque chose de froid, ce qui réduit la pression de vapeur une fois de plus, nous pouvons condensent et ramasser sous forme liquide avec une forte concentration du composé B.
C’est ce qu’un appareil de distillation, et une étape de distillation est dénommée une « distillation simple ». Un mélange de liquides est placé dans un pot qui est porté à ébullition. La température de la vapeur est mesurée par un thermomètre en haut d’une colonne de vapeur, comme une indication de pureté relative. Condensat (distillat) est généralement collectée sur une certaine plage de température, qui dénote la pureté du résultat. La vapeur traverse un condensateur qui refroidit la vapeur, il retourne à l’état liquide qui est une composition différente du départ liquide.
Si nous faisons cela maintes et maintes fois, nous allons finalement obtenir un liquide qui est B presque pur et presque aucune Note d’a. que purification prend effectivement de nombreuses répétitions de distillation. Eh bien, c’est le genre de douleur. Que se passe-t-il si nous voulons complètement purifier quelque chose très rapidement ?
C’est là qu’intervient une distillation fractionnée. Une colonne de distillation fractionnée est un dispositif dans lequel plusieurs distillations se produisent en une seule étape. La colonne fractionnaire est un long tube qui est emballé avec un matériau haut superficie mais faible en volume. Perles de verre, chambres séparant par des plaques, et divers matériaux déchiquetés de travail ainsi que d’emballage. Comme vapeur se déplace vers le haut de la colonne, un gradient de température est créé (temp plu bas, basse temp sur le dessus). Cela provoque la vapeur se condenser sur l’emballage, tel qu’il se lève. La matière condensée est supérieure dans la pureté du produit de départ. Puis plus vapeur voyages vers le haut de la colonne, ce condensé liquide à son nouveau point d’ébullition et vaporisation, avec la vapeur d’une longueur de pureté supérieure de la dernière étape de chauffage. Comme la composition de mauvais positionnement plus vers B, le point d’ébullition tombe, renforçant le gradient de température comme la matière se déplace vers le haut de la colonne. Dans ce cas autant de fois que la vapeur voyages vers le haut de la colonne, avec le liquide de pression de vapeur plus faible séparation et écoulement vers le bas de la colonne et s’écoulant vers le récipient d’origine. Colonnes fractionnaires sont souvent appelés tubes reflux pour cette raison.
L’utilisation d’un parfait colonne de fractionnement entraînerait des sauts très forte dans l’affichage de température sur le thermomètre. Comme chaque composé pur est épuisé dans le conteneur et la prochaine ébullition plus bas composé monte la colonne, la température augmentera rapidement, indiquant le changement de composé.
Executer une distillation en utilisant une colonne fractionnaire est dénommé « distillation fractionnée » et se traduit par un liquide hautement purifié.
Ce projet prévoit l’utilisation de ces deux types de distillation, étant donné que beaucoup de produits crus à distiller contiennent des solides organiques qui peuvent contaminer l’emballage d’une colonne fractionnaire et doivent être distillés tout simplement tout d’abord pour éliminer ces impuretés.
