თხევადი ჰაერი არის სუფთა ჟანგბადის წარმოქმნის საფუძველი. ფრაქციული დისტილაცია თხევადი ჰაერის ფრაქციული დისტილაცია ფორმულა

დისტილაცია, ანუ დისტილაცია, არის ორობითი და მრავალკომპონენტიანი თხევადი ნარევების ცალკეულ კომპონენტებად დაყოფის პროცესი. ამ შემთხვევაში, ორი პროცესი შეიძლება განიხილებოდეს ცალ-ცალკე: სითხის ორთქლის მდგომარეობაში გადასვლა და ორთქლის კონდენსაცია.

სითხე ადუღდება, როდესაც მისი გაჯერებული ორთქლის წნევა გარეგანი წნევის ტოლი ხდება. სითხის დუღილის წერტილი იცვლება წნევის ცვლილებით. სუფთა ინდივიდუალური ნივთიერების გამოხდისას, დუღილის წერტილი გარკვეულ წნევაზე მუდმივია, რადგან სითხის შემადგენლობა და მიღებული ორთქლი ერთნაირია. თხევადი ნივთიერებების ნარევის გამოხდის შემთხვევაში, რომლის კომპონენტები შერეულია ერთმანეთთან ნებისმიერი თანაფარდობით, ორთქლისა და სითხის შემადგენლობა მუდმივად იცვლება გაზის ფაზის უფრო აქროლად გამდიდრების შედეგად. კომპონენტი.

ორთქლი, გამდიდრებული უფრო აქროლადი კომპონენტით, კონდენსირდება. შედეგი არის სითხე (დისტილატი) იგივე შემადგენლობით, როგორც ორთქლი. დისტილატის გამოხდისას პირველად წარმოიქმნება ორთქლი, კიდევ უფრო გამდიდრებულია დაბალი დუღილის კომპონენტით.

ასეთი განმეორებითი დისტილაციის შედეგად, ნარევი პრაქტიკულად შეიძლება დაიყოს სუფთა კომპონენტებად. ეს არის თხევადი ნივთიერებების ნარევის ფრაქციული დისტილაციით გამოყოფის მეთოდის არსი. ნივთიერებების ნარევის გამოყოფა ფრაქციული დისტილაციით უფრო ადვილია, რაც უფრო დიდია განსხვავება სითხის შემადგენლობასა და ორთქლის შემადგენლობას შორის. თუმცა, ფრაქციული დისტილაციით შეუძლებელია აზეოტროპული (არაცალკე მდუღარე) ნარევების გამოყოფა.

ფრაქციული დისტილაცია უკიდურესად შრომატევადი პროცესია, თუნდაც ორი ნივთიერების ნარევის გამოყოფისთვის. კომპონენტების უფრო დიდი რაოდენობით, წარმოიქმნება კიდევ უფრო დიდი სირთულეები, რომლებიც შეიძლება აღმოიფხვრას სვეტის დისტილაციით ზუსტი ფრაქციებისთვის. ამ პროცესის შედეგად წარმოიქმნება ერთმანეთისგან გამოყოფილი ფრაქციები, რომლებიც დუღს ვიწრო ტემპერატურის ფარგლებში.

დისტილაცია შეიძლება განხორციელდეს არა მხოლოდ ატმოსფერული, არამედ გაზრდილი და შემცირებული წნევით. შემცირებული წნევით დისტილაცია გამოიყენება მაღალი დუღილის სითხეების კომპონენტების გამოსაყოფად, რომლებიც იშლება ან იცვლება დუღილის წერტილში ატმოსფერული წნევის ქვეშ. სასურველი დუღილის წერტილი მიიღწევა ნარჩენი წნევის შესაბამისად შემცირებით.

ნივთიერებების გასაწმენდად ან განცალკევებისთვის, განსაკუთრებით ისეთები, რომლებიც თერმულად არასტაბილურია, წყალში ცუდად ხსნადი ან წყალში ადვილად გამოყოფილი, ხშირად გამოიყენება დისტილაცია გაჯერებული ან ზედმეტად გახურებული ორთქლით.

მარტივი დისტილაცია ატმოსფერულ წნევაზე

მარტივი დისტილაცია მოდის მდუღარე თხევადი ნარევის ნაწილობრივ აორთქლებამდე, შედეგად მიღებული ორთქლის სრულ მოცილებამდე და კონდენსაციამდე. როგორც წესი, მარტივი დისტილაცია გამოიყენება თერმულად მდგრადი თხევადი ნივთიერებების გამოსაყოფად, რომლებიც ძლიერ განსხვავდებიან დუღილის წერტილებით; სითხის გამოყოფა მასში გახსნილი მყარისაგან; ხსნარების კონცენტრირებისთვის; თხევადი აირების გასაწმენდად და ა.შ.

ატმოსფერული წნევის დროს დისტილაციის უმარტივესი მოწყობილობა შედგება Wurtz-ის კოლბისგან, რომლის ყელზე მიმაგრებულია მილი, რათა ამოიღოს მდუღარე სითხის ორთქლი მაცივარში, ან ცალკე კოლბიდან, რომელიც აღჭურვილია Wurtz-ის საქშენით, თერმომეტრით. დაღმავალი კონდენსატორი, ლონგი და მიმღები (სურ. 156). მრგვალძირიანი, წვეტიანი ან მსხლის ფორმის კოლბები შეიძლება გამოვიყენოთ დისტილაციის კოლბაში. ვურცის კოლბას ან ცალკე გამოხდის კოლბას არჩევენ ისეთი ტევადობით, რომ გამოხდილმა სითხემ დაიკავოს მოცულობის არაუმეტეს 2/3. მაღალი დუღილის სითხეების გამოხდისთვის უნდა გამოვიყენოთ მოკლე ყელიანი კოლბები. უმჯობესია გამოიხადოთ მცირე მოცულობის სითხეები წვეტიანი კოლბებიდან, რომელთა დახატული ფორმა იძლევა მინიმალურ ნარჩენამდე გამოხდის საშუალებას. ყველაზე შესაფერისია მსხლის ფორმის დისტილაციის კოლბა, რომელიც უზრუნველყოფს თითქმის მუდმივ აორთქლების ზედაპირს და ამცირებს კოლბის შიგთავსს.

Wurtz-ის შუშის საქშენი შეირჩევა ისე, რომ ბირთვის KN რიცხვი შეესაბამებოდეს დისტილაციის კოლბის შეერთების KN რიცხვს. ორთქლის კონდენსაციისთვის გამოიყენება ჩვეულებრივი დაღმავალი კონდენსატორი. მაცივრის სიგრძე უფრო დიდი უნდა იყოს, რაც უფრო დაბალია სითხის დუღილის წერტილი.

ოთახის ტემპერატურაზე მყარი ნივთიერებების ორთქლი არ უნდა გაცივდეს მაცივარში გამაგრების ტემპერატურამდე. ამის თავიდან ასაცილებლად რეკომენდებულია მაცივრის პერიოდულად გახურება თბილი (ცხელი) წყლით.

150 °C-ზე მდუღარე სითხეების გამოხდისას გამოიყენება მხოლოდ ჰაერის გამაგრილებელი. 200-300 °C დიაპაზონში მდუღარე სითხეები გამოიხდება მაცივრის გარეშე, რომლის ფუნქცია ამ შემთხვევაში შეიძლება შეასრულოს დისტილაციის კოლბის დანამატის გამოსასვლელი მილით (სურ. 157).

დაბალი დუღილის ნივთიერებების გამოხდისას მიმღები კოლბა მოათავსეთ ყინულის ან გამაგრილებელ აბაზანაში.

ჯანმრთელობისთვის საზიანო ნივთიერებების (ნახშირბადის დისულფიდი, თიონილქლორიდი და სხვ.) დისტილაცია უნდა განხორციელდეს გამწოვში.

თერმომეტრი უნდა იყოს დაყენებული დისტილაციის კოლბის ყელში ისე, რომ მისი ვერცხლისწყლის ბურთი იყოს მინიმუმ 5 მმ-ით ქვემოთ გამოსასვლელი მილის ხვრელის ქვედა კიდეზე Wurtz-ის კოლბის ან დისტილაციის საქშენის ყელში. ამ შემთხვევაში, თერმომეტრი კარგად ირეცხება თხევადი ორთქლით, რაც უზრუნველყოფს დუღილის წერტილის სწორად გაზომვას. კონდენსატის წვეთი უნდა დარჩეს თერმომეტრის ნათურის ბოლოს; მისი არარსებობა მიუთითებს იმაზე, რომ კოლბაში ორთქლი გადახურებულია და, შესაბამისად, დაფიქსირებული ტემპერატურა არ შეესაბამება ნამდვილ დუღილს.

კონუსური კოლბა ან მრგვალი ფსკერი შეიძლება იყოს დისტილატის მიმღების ფუნქცია. მიმღები უკავშირდება მაცივარს გამოსასვლელ მილთან კავშირის გამოყენებით, რომელიც ემსახურება არაკონდენსირებული მავნე ან საშიში აირის ორთქლების უსაფრთხო ადგილას ამოღებას ან სარეცხი ბოთლში შესაბამისი შთამნთქმელით (ნეიტრალიზატორი).

თუ დისტილატი მგრძნობიარეა ტენიანობის ან ნახშირორჟანგის მიმართ, კალციუმის ქლორიდის მილი, რომელიც სავსეა CaCl2-ით, სოდა ცაცხვით ან ასკარიტით, დაკავშირებულია ქვედა დინების მილთან. თუ გამოხდილი ნივთიერება მგრძნობიარეა ჟანგბადის მიმართ, მაშინ დისტილაცია ხდება მშრალი აზოტის ნაკადში. ამ შემთხვევაში მიმღები კოლბა უნდა იყოს დაკავშირებული შთანთქმის კოლბასთან, რომელიც სავსეა ხსნარით, რომელიც შთანთქავს ჟანგბადს.

ინსტალაციის აწყობისას გამოხდილ სითხეს ასხამენ კოლბაში და ერთგვაროვანი დუღილისთვის ემატება ფაიფურის, აგურის და ცალ მხარეს დამდნარი მინის კაპილარების ნაჭრები, რომლებიც მოთავსებულია კოლბაში ღია ბოლოთი ქვემოთ. . ძლიერ გადახურებას შეიძლება თან ახლდეს გამოხდილი სითხის „ასაფეთქებელი“ ადუღება, დაფრქვევა და გადაყრა.

გახანგრძლივებული დუღილის დროს შესაძლოა „ქვაბის“ მიერ შეწოვილი ჰაერის მთელი რაოდენობა მოიხმაროს და სითხე იწყებს არათანაბრად დუღილს. შემდეგ საჭიროა ხელახლა შეიყვანოთ „ქვაბები“ (ან კაპილარები), სანამ სითხე გაცივდა დუღილის წერტილის ქვემოთ, წინააღმდეგ შემთხვევაში სითხე შეიძლება მოულოდნელად ძლიერად ადუღდეს.

დისტილაციის კოლბა თბება გაზის სანთურით აზბესტის ბადის მეშვეობით, დახურულ ელექტრო ღუმელზე ან გამაცხელებელი მანტიის გამოყენებით, წყლის, ჰაერის, ზეთის ან ლითონის აბანოში. აბაზანაში გათბობა უზრუნველყოფს ერთგვაროვან გათბობას, ხელს უშლის გადახურებას და დუღილის პროცესში დაკავშირებულ დარღვევებს. აბაზანის ტემპერატურა არ უნდა აღემატებოდეს გამოხდილი ნივთიერების დუღილს 20-30 °C-ზე მეტით.

გათბობა ხორციელდება ისე, რომ დისტილაცია არ მოხდეს ძალიან სწრაფად. თუ დუღილი ძალიან ინტენსიურია, ორთქლების გადახურების შედეგად კოლბაში წარმოიქმნება გაზრდილი წნევა და გაზომილი ტემპერატურა არ შეესაბამება ამ ფრაქციის დუღილს ატმოსფერულ წნევაზე. დისტილაციის სიჩქარე ნორმად ითვლება, თუ მაცივრიდან წუთში 30-35 წვეთი კონდენსატი გადის.

ცალკეული ნივთიერებების გამოხდისას დუღილის წერტილი მუდმივია მთელი პროცესის განმავლობაში, მხოლოდ დისტილაციის ბოლოს შეიძლება გაიზარდოს რამდენიმე გრადუსით. დუღილის წერტილის უწყვეტი მატება მიუთითებს, რომ ნივთიერებების ნარევი იხსნება.

ნარევის გამოყოფის ეფექტურობის გასაზრდელად, როდესაც მარტივი დისტილაციით არ არის მიღწეული სასურველი შედეგი, გამოიყენეთ დისტილაციის კოლბა რეფლუქს კონდენსატორით. დეფლეგმატორებს ხშირად უწოდებენ ფრაქციულ შეფუთვებს; ზოგიერთი მათგანი თანამედროვე დისტილაციის სვეტების პროტოტიპად იქცა.

რეფლუქს კონდენსატორში, გარე ჰაერით გაგრილების გამო, გამოხდილი ნარევის ორთქლების ნაწილი კონდენსირდება, ხოლო კონდენსატი (რეფლუქსი) შეიცავს ძირითადად ნაკლებად აქროლად კომპონენტს, ხოლო ორთქლები შეიცავს უფრო აქროლადს.

როდესაც მიედინება კონდენსატი კონტაქტში შედის მდუღარე სითხის ამომავალ ორთქლებთან, მათ შორის ხდება ურთიერთქმედება, რაც იწვევს ნაკლებად აქროლადი კომპონენტის დამატებით კონდენსაციას და უფრო აქროლადის აორთქლებას.

შედარებით ახლო დუღილის მქონე სითხეების ნარევის გამოყოფისთვის, ჩვეულებრივი რეფლუქს კონდენსატორები პრაქტიკულად არაეფექტურია. პრაქტიკაში მარტივი და ვაკუუმური დისტილაციის ეფექტურობის გასაზრდელად გამოიყენება სხვადასხვა დიზაინის რეფლუქს კონდენსატორები და ფავორსკის და არბუზოვის კოლბები (სურ. 158).

ატმოსფერული წნევის ქვეშ მარტივი დისტილაციისას, ფავორსკის კოლბის გვერდითი კისერი გამოიყენება გამოხდილი სითხის ჩასატვირთად, დისტილაციის ნარჩენების განტვირთვისთვის, "მდუღარე სითხეების" დასამატებლად, ინერტული აირის დენის გასატარებლად და თერმომეტრის დასაყენებლად. ვაკუუმური დისტილაციის დროს, სითხის ძალადობრივი დუღილის თავიდან ასაცილებლად, კაპილარული მილი ჩასმულია გვერდით კისერში, რათა სითხე შეერიოს ჰაერის ან ინერტული აირის ბუშტებს.

არბუზოვის კოლბა არის დისტილაციური კოლბა, რომელიც შედუღებულია ბურთულ რეფლუქს კონდენსატორზე. ასეთი რეფლუქს კონდენსატორის თითოეული ბურთის ბოლოში მოთავსებულია შუშის ბურთი, რაც მნიშვნელოვნად ზრდის რეფლუქს კონდენსატორის გამყოფ უნარს.

ფრაქციული დისტილაცია

მარტივი დისტილაციით შეუძლებელია ნარევის სრული გამოყოფის მიღწევა, მაგრამ შეგიძლიათ მხოლოდ ცალკეული ფრაქციების იზოლირება, პირველი გამდიდრებული უფრო აქროლადი კომპონენტით, ხოლო ეს უკანასკნელი ნაკლებად აქროლადი კომპონენტით. შუა, შუალედური, ფრაქცია შედგება დაბალი და მაღალი დუღილის კომპონენტების ნარევისგან. ფრაქციული დისტილაციის დროს აორთქლებისა და კონდენსაციის პროცესები ბევრჯერ მეორდება; დისტილატი ხდება ყოველ ჯერზე წყარო მასალაშემდეგი პროცესისთვის. შედეგად, დაბალი დუღილის კომპონენტი კონცენტრირებულია.

ფრაქციულ დისტილაციას წინ უძღვის საცდელი დისტილაცია, რის შედეგადაც განისაზღვრება ნარევის მთელი დუღილის დიაპაზონის მნიშვნელობა. ეს ინტერვალი იყოს 90-135 °C. დავუშვათ, რომ გამოსაყოფი ნარევი შედგება ორი ნივთიერებისგან 90 და 135 °C დუღილის წერტილებით. დუღილის ტემპერატურას შორის ინტერვალი დაყოფილია სამ თანაბარ ნაწილად. პირველადი დისტილაციის დროს გროვდება ფრაქციები: I - 90-105 °C ფარგლებში, II - 105-120 °C და III - 120-135 °C. ფრაქცია I იხსნება მეორედ, სანამ თერმომეტრი არ აჩვენებს 105 °C-ს. ამ ტემპერატურაზე დისტილაცია წყდება და ფრაქცია II ემატება კოლბაში არსებულ ნარჩენს და სითხე ისევ ადუღებამდე მიიყვანს. რაც გამოხდილია 105 °C-მდე, გროვდება იმავე მიმღებში. როდესაც ტემპერატურა 105°C-ს მიაღწევს, შეცვალეთ მიმღები და გამოხდით სითხე 120°C-მდე. დისტილაცია კვლავ წყდება, ნარჩენს უმატებენ III ფრაქციას, აცხელებენ და როცა ტემპერატურა 120 °C-ს მიაღწევს, ცვლის მიმღებს და აგროვებენ 120-125 °C-ზე გამოხდილ დისტილატს. მეორადი დისტილაციის შემდეგ გამოდის, რომ ნივთიერების რაოდენობა I და III ფრაქციებში გაიზარდა, ხოლო II ფრაქციაში საგრძნობლად შემცირდა.

ხშირად მიზანშეწონილია ფრაქციული დისტილაციის ჩატარება შემცირებული წნევით, განსაკუთრებით იმ შემთხვევებში, როდესაც ნარევის კომპონენტებს აქვთ მსგავსი დუღილის წერტილი და მიეკუთვნება ნაერთების სხვადასხვა კლასს. ზოგჯერ ვაკუუმში ასეთი ნივთიერებების დუღილის წერტილებში სხვაობა შეიძლება მნიშვნელოვნად აღემატებოდეს ატმოსფერულ წნევას.

გასწორება სვეტებში

რექტიფიკაცია - მრავალჯერადი აორთქლება და კონდენსაცია - ხორციელდება სვეტებში ორთქლისა და სითხის საწინააღმდეგო ნაკადით. ნაწილობრივი დაბრუნებადისტილატის (რეფლუქსი) სტაბილურ მასაზე და სითბოს გადაცემაზე. დისტილაციის სვეტებში, სვეტის მთელ სიგრძეზე ცნობილი ტემპერატურული სხვაობის პირობებში, იქმნება ფაზური წონასწორობის თანმიმდევრული სერია დისტილაციურ კოლბაში შემოდინებულ კონდენსატსა და ზევით ამომავალ ორთქლს შორის. ამ შემთხვევაში მაღალი დუღილის კომპონენტი ნაწილობრივ კონდენსირდება ორთქლის ფაზიდან, ხოლო დაბალი დუღილის კომპონენტი აორთქლდება რეფლუქსიდან.

კომპონენტების გამოყოფა სვეტზე უნდა მოხდეს ადიაბატური პროცესის პირობებში. სითბოს დანაკარგები იწვევს წონასწორობის მდგომარეობის დარღვევას, ორთქლის კონდენსაციას სვეტის კედლების გასწვრივ. რაც უფრო დიდია ნახველისა და ორთქლის კონტაქტის ზედაპირი, მით უფრო სრულყოფილი ხდება გამოყოფა.

ორთქლის და რეფლუქსის საკონტაქტო ზედაპირის გასაზრდელად ლაბორატორიულ პირობებში გამოიყენება ე.წ. სვეტში ორთქლსა და სითხეს შორის კონტაქტის ზედაპირი დიდია, რაც ხელს უწყობს სითბოს გადაცემას და აუმჯობესებს კომპონენტების განცალკევებას.

რეფლუქსი, რომელიც ბრუნდება დისტილაციურ კოლბაში, გამდიდრებულია ნაკლებად აქროლადი კომპონენტით, ხოლო ზევით შემავალი გაზის ფაზა გამდიდრებულია უფრო აქროლადი კომპონენტით.

სვეტში ფაზური წონასწორობის დამყარების სიჩქარე დამოკიდებულია მის დიზაინზე. სვეტში წონასწორობის დამყარება ჩვეულებრივ კონტროლდება თერმომეტრის წაკითხვით. იმ მომენტში, როდესაც სვეტი ივსება ორთქლით, თერმომეტრი აჩვენებს გარკვეულ ტემპერატურას, რომელიც დროთა განმავლობაში ეცემა გარკვეულ დონემდე. ამ დონის მიღწევა ნიშნავს, რომ წონასწორობა დამყარდა, ანუ ორთქლები მაქსიმალურად გამდიდრებულია მოცემული სვეტისთვის ყველაზე არასტაბილურ კომპონენტში.

სვეტის ზუსტი დანაწილების მნიშვნელოვანი ფაქტორია რეფლუქსის კოეფიციენტი, რომელიც იზომება რეფლუქსისთვის სვეტში დაბრუნებული კონდენსატის ფრაქციით, ანუ კონდენსატი, რომელიც მიედინება სვეტის თავიდან შეფუთულ დისტილაციის მილში. რეფლუქსის კოეფიციენტის მნიშვნელობა ჩვეულებრივ რეგულირდება გამოსასვლელი ონკანის გამოყენებით რეფლუქსის სითხის წვეთების რაოდენობისა და მიღებული დისტილატის წვეთების რაოდენობის მიხედვით ისე, რომ სანამ პროდუქტი მიიღება სუფთა სახით, მიღებული რაოდენობა ერთეულ დროში შენარჩუნებულია დაახლოებით მუდმივი. თუმცა, როგორც კი გამოხდილი ნივთიერების რაოდენობა შემცირდება ან დუღილის ტემპერატურა იზრდება, რაც მიუთითებს ნარევის უფრო მაღალი მდუღარე კომპონენტის გამოხდის დაწყებაზე, დისტილატის შერჩევის სიჩქარე მნიშვნელოვნად უნდა შემცირდეს.

დისტილაციურ სვეტში გამავალი ორთქლის კონდენსაცია და კონდენსატის გამოყოფა რეფლუქს სითხეში, რომელიც სვეტიდან უკან მიედინება დისტილაციურ კოლბაში და დისტილატის შერჩეული ნაწილები ხდება სვეტის თავში. თუ თავში რჩება ორთქლის მხოლოდ ნაწილი, რომლის კონდენსატი გამოიყენება სვეტის მორწყვისთვის, ხოლო ორთქლის მეორე ნაწილი კონდენსირებულია მაცივარში და შეირჩევა დისტილატის ფრაქციად, მაშინ ასეთ თავებს ეწოდება ნაწილობრივი კონდენსაციის თავები. . ანალიტიკური და მოსამზადებელი მიზნებისათვის ლაბორატორიულ სვეტებში ძირითადად გამოიყენება სრული კონდენსაციის თავები, რომლებშიც ხდება ყველა ორთქლის კონდენსაცია, ხოლო კონდენსატი გამოიყოფა რეფლუქს სითხეში და სპეციალური მოწყობილობით დისტილატში.

ერთი კომპონენტის გამოხდისას დუღილის წერტილი რჩება მუდმივი, შემდეგ მკვეთრად იზრდება დისტილატში სხვა კომპონენტის გამოჩენის გამო და კვლავ რჩება ამ კომპონენტის დუღილის შესაბამის მუდმივ დონეზე. ტემპერატურის „ნახტომის“ დროს მიიღება სხვადასხვა რაოდენობის შუალედური ფრაქციები. სვეტი უფრო ეფექტურია, რაც უფრო მცირეა შუალედური ფრაქციების რაოდენობა.

სვეტის ოპერაციული სიმძლავრე შეფასებულია ორთქლებისა და სითხეების რაოდენობით, რომლებიც გადის სვეტში კონტრარგუმენტულად და არ იწვევს მის „დატბორვას“, ანუ ცენტრალური მილის ჭარბი რეფლუქსით შევსებას. თითოეულ სვეტს აქვს გამოხდის გარკვეული ოპტიმალური სიჩქარე, რომლითაც ის მუშაობს ყველაზე ეფექტურად. სვეტის არჩევისას ასევე უნდა გაითვალისწინოთ ის ფაქტი, რომ კონდენსატის ნაწილი იხარჯება სვეტის შიდა სივრცის მორწყვაზე. პროდუქტის ეს გამოუყენებელი ნაწილი არ აღდგება დისტილატის სახით. გამოხდილი სითხის რაოდენობა უნდა იყოს მინიმუმ 20-ჯერ მეტი, ვიდრე სვეტის სარწყავი კონდენსატის რაოდენობა.

დისტილაციის სვეტების შედარებითი გამოყოფის ეფექტურობა პირობითად ფასდება თეორიული ფირფიტების რაოდენობით (NTP). დისტილაციის სვეტის ეფექტურობის დამახასიათებელი კიდევ ერთი მნიშვნელობა არის ერთი თეორიული ფირფიტის (HETP) ექვივალენტური სიმაღლე, რომელიც მიიღება სვეტის სიმაღლის თეორიული ფირფიტების რაოდენობაზე გაყოფით.

ლაბორატორიულ პრაქტიკაში გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის დისტილაციის სვეტები. ბევრ ლაბორატორიაში განსაკუთრებით ფართოდ გამოიყენება სვეტები მინის სპირალის ერთჯერადი შემობრუნებით ან ლითონის მავთულის სპირალის ნატეხებით. ასეთი შუშის სვეტების ერთ-ერთი ვარიანტი ნაჩვენებია ნახ. 159.

მინის ნაწილები ლაბორატორიული სვეტების აწყობისთვის ატმოსფერულ და შემცირებულ წნევაზე ზუსტი გასწორებისთვის 400 და 1100 მმ გასწორების ნაწილის სიმაღლით იწარმოება სერიებში. ცენტრალური მილის მთლიანი სიგრძე სრული კონდენსაციის თავით არის 840 და 1620 მმ. გამოხდილი სითხის მოცულობაა 10-50 და 50-500 მლ. სამონტაჟო ნაწილების კავშირი ხდება ჩვეულებრივი ურთიერთშემცვლელი სახეხი სექციების გამოყენებით. ზოგადი ფორმამინის ნაწილებისგან აწყობილი სვეტები ნაჩვენებია ნახ. 160.

RUT სტაციონარული ლაბორატორიული დისტილაციის განყოფილება განკუთვნილია სხვადასხვა ნივთიერებების გამოყოფისთვის უწყვეტი ან სერიის პროცესში. ინსტალაციას შეუძლია შეასრულოს გასწორება როგორც შემცირებული, ასევე ატმოსფერული წნევის დროს. დანადგარები იწარმოება სამი სტანდარტული ზომის RUT-20, RUT-25 და RUT-55 დისკის ტიპის სვეტებით. ორგანული ნივთიერებების დიდი მოცულობის გამოსაყოფად ატმოსფერულ და შემცირებულ წნევაზე, იწარმოება სტაციონარული ლაბორატორიული ინსტალაცია შეფუთული UPF სვეტით. ნახშირწყალბადების ნარევების ნავთობის ფრაქციების და სხვა ორგანული ნაერთების რთული ნარევების ლაბორატორიულ პირობებში გამოსაყოფად, მზადდება ზუსტი რექტიფიკაციის აპარატი AChR-2.

გამოყენებული სვეტის დიზაინიდან გამომდინარე, დისტილაციის ტექნიკაც მნიშვნელოვნად იცვლება. თუმცა, არსებობს ზოგადი ოპერაციები შეფუთულ სვეტებზე დისტილაციის განსახორციელებლად, რომელთა მოკლე აღწერა მოცემულია ქვემოთ.

როდესაც სვეტი აწყობილია მინის ნაწილებისგან (თანდართული ინსტრუქციის მიხედვით), ის უნდა გაირეცხოს და გაშრეს. ამისათვის მოათავსეთ დისტილაციის კოლბაში ეთანოლიგააცხელეთ კოლბა დახურული ონკანით დისტილატის სინჯის მისაღებად და ამავდროულად შეუშვით წყალი სვეტის თავის გასაგრილებლად. შემდეგ გათბობის რეჟიმი დაყენებულია ისე, რომ სვეტში ჩავარდნილი წვეთების რაოდენობა ერთეულ დროში 2-2,5-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე სვეტიდან კოლბაში ჩავარდნილი წვეთების რაოდენობა, ხოლო ქურთუკის ტემპერატურა არის 5-10 °. C ქვედა ალკოჰოლის დუღილის წერტილი. ამ შემთხვევაში, სვეტი "ხრჩობს". ამის შედეგად ჰაერი დევს საქშენიდან და მთლიანად სველდება რეფლუქსით. დისტილაციის კოლბის გაცხელების შემცირებით, ზედმეტ რეფლუქსს მიეცით 15-20 წუთის განმავლობაში, რის შემდეგაც, სვეტის დადგენილი გათბობის შენარჩუნებით, გაზარდეთ კოლბის გათბობა მანამ, სანამ თავში კვლავ არ დაგროვდება სითხის სვეტი. მიზანშეწონილია სვეტი შეინახოთ „დატბორვის“ მდგომარეობაში 5-10 წუთის განმავლობაში და ისე, რომ საქშენის ზემოთ სითხის მოცულობა იყოს საქშენის მოცულობის 10-25%. „ჩოკი“ მეორდება 2-3-ჯერ, შემდეგ დაყენებულია აჩქარების რეჟიმი და სვეტი იძულებულია იმუშაოს 30-60 წუთის განმავლობაში სრული მორწყვისას, 0,5-1,0 მლ დისტილატი იღება რამდენჯერმე ონკანისა და გამომავალი მილების გასარეცხად. რის შემდეგაც გათბობა გამორთულია კოლბებით. როდესაც მთელი ნახველი ამოიწურება სვეტიდან, კოლბა გათიშულია, მშრალ ჰაერს სვეტში ამოტუმბავს წყლის ჭავლური ტუმბოს გამოყენებით, რომელიც დაკავშირებულია თავის გამოსასვლელ მილთან, საიდანაც ამ დროს გამოიყოფა წყალი. აღწერილი ოპერაციების დასრულების შემდეგ, სვეტი მზად არის გამოსაყენებლად.

გამოსახდილი ნივთიერება მოთავსებულია დისტილაციურ კოლბაში. თუ დუღილის ტემპერატურა ნარევი კომპონენტებიარ აღემატებოდეს 150 °C, დისტილაცია სასურველია განხორციელდეს ატმოსფერულ წნევაზე, მეტი მაღალი ტემპერატურა- დაბალ ტემპერატურაზე: 133 Pa (1 მმ Hg).

სასურველია დისტილაციის კოლბა გაცხელოთ თხევად აბაზანაში კონტროლირებადი გათბობით. ჩართეთ დისტილაციის კოლბის გათბობა, დააყენეთ სვეტის გაცხელების რეჟიმი, როგორც ეს ზემოთ იყო აღწერილი და ნება მიეცით სვეტს 2-ჯერ „დახრჩობა“. ამის შემდეგ დაყენებულია კოლბისა და ქურთუკის საჭირო გათბობის რეჟიმი. როდესაც მთლიანად მორწყულია, სვეტი ინახება დაახლოებით 1 საათის განმავლობაში, რათა დამყარდეს ფაზური წონასწორობა. შემდეგი, სვეტის ოპტიმალური მუშაობის რეჟიმი დადგენილია ექსპერიმენტულად.

სვეტებთან მუშაობისას, რომლებსაც არ აქვთ გათბობა, მუშაობის რეჟიმი განისაზღვრება მხოლოდ სითხის აორთქლების სიჩქარით.

დისტილატის შეგროვება შესაძლებელია მუდმივად ან პერიოდულად. უწყვეტი სინჯის აღებისას ოდნავ გახსენით დისტილატის ონკანი სრული კონდენსაციის თავთან ისე, რომ დააყენოთ წინასწარ განსაზღვრული რეფლუქსის თანაფარდობა (1:10, 1:20, 1:30).

ტემპერატურა იზომება ყოველ ჯერზე დისტილატის მიღებისას.

თუ ცალკეული ნივთიერება გროვდება მიმღებში, რასაც მოწმობს თავში ორთქლის მუდმივი ტემპერატურა გარკვეული დროის განმავლობაში, რეფლუქსის თანაფარდობის მნიშვნელობა შეიძლება შემცირდეს დისტილატის შერჩევის სიჩქარის გაზრდით. ფრაქციიდან წილადზე გადასვლისას რეფლუქსის კოეფიციენტი კვლავ იზრდება, რაც ამცირებს დისტილატის შერჩევის სიჩქარეს. ამას ჰქვია "წილადის შეკუმშვა".

დისტილატის პერიოდული სინჯის აღებისას 1-5 წამის განმავლობაში სრულად გახსენით ონკანი დისტილატის შესარჩევად, ამ უკანასკნელის მცირე რაოდენობა ჩაუშვით მიმღებში და დახურეთ ონკანი. ვინაიდან ეს ხსნის აქროლადი კომპონენტის ნაწილს, სვეტში წონასწორობა დარღვეულია და თავში ორთქლის ტემპერატურა იწყებს მატებას. როდესაც სარქველი კვლავ იკეტება, სვეტში თანდათანობით წონასწორობის მდგომარეობა მყარდება და ორთქლის ტემპერატურა იკლებს. როდესაც ტემპერატურა დადგინდება, დისტილატის ნიმუში კვლავ აღებულია. დისტილატის ტემპერატურა და მოცულობა ითვლება დაუყოვნებლივ დისტილატის შემდეგი ნაწილის სინჯის აღების მომენტში.

ვაკუუმში გასწორებისას სვეტის თავი აღჭურვილია ვაკუუმური მიმღებით.

დისტილაცია ვაკუუმში

ზოგიერთი ნივთიერების გამოხდა შეუძლებელია ატმოსფერული წნევის დროს მათი ნაწილობრივი ან სრული დაშლის გამო დუღილის წერტილში. ასეთი ნივთიერებების გამოხდა შესაძლებელია იმ პირობით, რომ დისტილაციის კოლბაში წნევა იმდენად შემცირდება, რომ ნივთიერების დუღილის ტემპერატურა მისი დაშლის ტემპერატურაზე დაბალი იყოს. მაგალითად, ნივთიერებები, რომლებიც იშლება 350 °C-ზე და 101 kPa (760 mmHg) დაშლის გარეშე, შეიძლება გამოხდეს დაშლის გარეშე 160-210 °C და 1.33 kPa (10 mmHg) ან 100-130 °C და 1.33 Pa (0.01 mmHg). Hg).

ვაკუუმური დისტილაციის დროს ნივთიერებები ნაკლებად ექვემდებარება ჟანგბადს. ზოგიერთ შემთხვევაში, როგორც ზემოთ აღინიშნა, ვაკუუმური დისტილაცია ხელს უწყობს აზეოტროპული ნარევების გამოყოფას.

ვაკუუმში დისტილაციის მოწყობილობა (სურ. 161) შედგება დისტილაციის კოლბისგან, მისი გასათბობი მოწყობილობისგან, თერმომეტრისგან, მაცივრისგან, კონდენსატის მიმღებისგან ან მიმღების შეცვლისთვის, ვაკუუმის წყაროსგან და წნევის გასაზომი და მარეგულირებელი მოწყობილობისგან. .

კლაიზენის, ფავორსკის და არბუზოვის კოლბები შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დისტილაციური კოლბა, ასევე მრგვალი ფსკერი ან ბასრი ფსკერიანი კოლბები დაფქულ მონაკვეთებზე დისტილაციის საქშენით ან კლაიზენის მაცივრით.

დისტილაციის კოლბის ფორმა და მოცულობა განისაზღვრება გამოხდილი სითხის მოცულობისა და დუღილის ტემპერატურის ზღვრებით. ამ უკანასკნელის მოცულობა არ უნდა აღემატებოდეს კოლბის მოცულობის 1/2-ს. მაღალი დუღილის სითხეები უნდა გამოხდეს კოლბებიდან დაბალი შედუღებით და ფართო გვერდითი გამოსასვლელი მილით.

„ასაფეთქებელი“ დუღილის თავიდან ასაცილებლად, თხელი მინის კაპილარი, რომელიც აღწევს თითქმის კოლბის ძირამდე, ჩასმულია კლაიზენის კოლბის ცენტრალურ კისერში ან კლაიზენის დისტილაციის საქშენში. კაპილარის ვარგისიანობა ფასდება ჰაერის ჩაშვებით დიეთილის ეთერის შემცველ სინჯარაში. კარგი კაპილარი, თუნდაც მცირე ჭარბი წნევით, საშუალებას აძლევს მხოლოდ მცირე ცალკეულ ბუშტებს გაიარონ, რაც ქმნის თხელ ჯაჭვს სითხეში. მოწყობილობის ვაკუუმ ტუმბოსთან შეერთების შემდეგ სითხეში უნდა გაიაროს ძალიან პატარა გაზის (ჰაერის) ბუშტები, რაც უზრუნველყოფს გამოხდილი სითხის შერევას და ერთგვაროვან დუღილს.

თერმომეტრი მოთავსებულია დისტილაციის კოლბის ან საქშენის გვერდით კისერში.

კლაიზენის კოლბის გამოყენებისას სახსრების გარეშე, კაპილარი და თერმომეტრი ჩასმულია რეზინის ვაკუუმური მილის მეშვეობით, რაც უზრუნველყოფს სათანადო შებოჭილობას.

მნიშვნელოვანი სირთულეები წარმოიქმნება ვაკუუმში ქაფიანი სითხეების გამოხდისას. სითხის გადაცემის თავიდან ასაცილებლად რეკომენდებულია კოლბის ან საქშენის გვერდითი კისრის შევსება მინის მილების ნაჭრებით, შუშის ბამბით ან თერმომეტრის ნაცვლად მეორე მინის კაპილარის ჩასმა. ქაფიანი სითხეები გამოხდება მაშინ, როდესაც დისტილაციის კოლბა მხოლოდ ოდნავ ივსება. ქაფს ხშირად იწვევს გამოხდილ სითხეში შემავალი მინარევები; განმეორებითი დისტილაციის დროს ქაფი, როგორც წესი, არ იქმნება.

დისტილაციის კოლბა ჩვეულებრივ თბება სილიკონის აბაზანაში 200 °C-ზე დაბალი მდუღარე სითხეებისთვის, ან ლითონის აბაზანაში მაღალი მდუღარე სითხეებისთვის. აბაზანის ტემპერატურა კონტროლდება თერმომეტრით. დისტილატს აცივებენ ისევე, როგორც ატმოსფერულ წნევაზე დისტილაციისთვის.

რამდენიმე დისტილატური ფრაქციების ცალკე შესაგროვებლად ვაკუუმის გამორთვის გარეშე, გამოიყენება სხვადასხვა მოწყობილობები. მათგან უმარტივესი არის "ობობა" გრძელი. "ობობის" ტოტები დაკავშირებულია მიმღებებთან, რომელთა მოცულობა შეესაბამება ფრაქციის მოსალოდნელ მოცულობას. მიმღებად გამოიყენება მრგვალძირიანი ან წვეტიანი ფსკერიანი კოლბები ან საცდელი მილები გაპრიალებული სექციებით; სექციები შეზეთებულია სუფთა აბუსალათინის ზეთით ან გლიცერინით. ლუბრიკანტი უზრუნველყოფს კარგ სრიალს და ხელს უშლის სახსრების დაჭიმვას.

მოწყობილობა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ ნებისმიერი რაოდენობის მიმღები დისტილაციის დროს, ნაჩვენებია ნახ. 162. დაბალი დუღილის სითხეების შესაგროვებლად ასეთი მიმღების გამოყენება გამორიცხავს ცალკეულ მიმღებებში განლაგებულ დისტილატური ფრაქციების ორთქლებს შორის შეხების შესაძლებლობას და ამით აფერხებს ფრაქციების ურთიერთდაბინძურებას.

წყლის ჭავლური ტუმბოს გამოყენება ვაკუუმის შესაქმნელად არ საჭიროებს დამატებით მოწყობილობებს გამოხდილი სითხის ორთქლის შთანთქმისთვის; თქვენ მხოლოდ უნდა დაიცვათ მიმღები და დისტილაციის კოლბა წყლის შეღწევისგან, ამისთვის ტუმბოსა და დისტილაციის მოწყობილობას შორის მოთავსებულია უსაფრთხოების ბოთლი. ზეთის ვაკუუმური ტუმბოს გამოყენების შემთხვევაში, დისტილაციის აპარატსა და ტუმბოს შორის უნდა არსებობდეს შთანთქმის ან გაყინვის სისტემა.

ვაკუუმური დისტილაცია ფეთქებადია. ევაკუირებული გემის აფეთქების შედეგად წარმოქმნილი მინის მცირე ფრაგმენტები დიდ საფრთხეს წარმოადგენს, განსაკუთრებით თვალებისთვის. ამიტომ ვაკუუმში მუშაობისას აუცილებელია დამცავი სათვალეების ტარება ან დამცავი ნიღბის გამოყენება.

ვაკუუმური დისტილაციის დაწყებამდე უნდა შემოწმდეს სისტემის მჭიდროობა მინიმალური წნევით სითბოს გამოყენების გარეშე.

არ შექმნათ ვაკუუმი ცხელი სითხით სავსე დისტილაციურ კოლბაში. ატმოსფერული წნევის დროს გამხსნელის გამოხდის შემდეგ, ჯერ კოლბის შიგთავსი გაცივდით და შემდეგ ჩართეთ ვაკუუმის ტუმბო.

შუშის ჭურჭელი, როგორიცაა ვაკუუმი საშრობი, რომლებშიც იქმნება შემცირებული წნევა, უნდა იყოს დაფარული საფარით ან გახვეული იყოს მსუბუქი, გამძლე ქსოვილით, რათა თავიდან აიცილოს მფრინავი ფრაგმენტები (თუ ჭურჭელი აფეთქდება). არ არის რეკომენდებული ევაკუირებული გემების გადაადგილება ადგილიდან ადგილზე.

ნავთობპროდუქტების ვაკუუმური დისტილაციის დასასრულს, ტუმბო უნდა ჩართოთ და სისტემა დაუკავშირდეს ჰაერს, თუ ნავთობპროდუქტის ტემპერატურა 50 °C-ით დაბალია მისი ავტომატური აალების ტემპერატურაზე.

ორთქლის დისტილაცია გამოიყენება წყალში ოდნავ ხსნადი ნივთიერებების იზოლირებისთვის, გასაწმენდად და განცალკევებისთვის, რომლებსაც აქვთ საკმარისი ორთქლის წნევა წყლის დუღილის წერტილში. თუ ნივთიერებები წყალში უხსნადია, ნარევის ორთქლის წნევა უდრის თითოეული კომპონენტის ნაწილობრივი ორთქლის წნევის ჯამს. შედეგად, ნივთიერების დუღილის წერტილი წყალთან ერთად გამოხდისას ყოველთვის დაბალია, ვიდრე წყლის დუღილის წერტილი მოცემულ წნევაზე. ამრიგად, ორთქლის დისტილაცია შესაძლებელს ხდის იმ ნივთიერებების გამოხდას, რომლებიც ამა თუ იმ ხარისხით იშლება ჩვეულებრივი დისტილაციის დროს.

თუ ნივთიერებები წყალში ხსნადია, მათი ორთქლის წნევა წყლის არსებობისას მცირდება. მაგალითად, ბუტირის მჟავა, რომელიც წყალში ნაკლებად ხსნადია, ვიდრე ჭიანჭველა, ჭიანჭველაზე უკეთესი წყლის ორთქლით იხსნება, მიუხედავად იმისა, რომ ჭიანჭველა მჟავას დუღილის წერტილი არის 101 ° C, ხოლო ბუტირის მჟავას 162 ° C. .

ორთქლის დისტილაცია შეიძლება განხორციელდეს როგორც ატმოსფერული წნევის დროს, ასევე ვაკუუმში. მიწოდებული წყლის ორთქლი უნდა იყოს გაჯერებული ან გადახურებული. ზედმეტად გაცხელებული წყლის ორთქლი საშუალებას გაძლევთ გამოხდით ნივთიერებები საკმაოდ დაბალი ორთქლის წნევით. წყლის ორთქლის გადახურებისთვის გამოიყენება ორთქლის ზეგამათბობლები. როგორც წესი, ისინი წარმოადგენენ ლითონის ან მინის ხვეულს, რომელიც თბება გაზის სანთურებით ან გათბობის აბანოებით, რომლებშიც გაჯერებული წყლის ორთქლი გარდაიქმნება ზედმეტ წყალში.

ორთქლის დისტილაცია ხორციელდება ნახ. 163. კოლბა განლაგებულია ირიბად ისე, რომ ზევით მოფრენილი ნაპერწკლები არ მოხვდეს ორთქლის გამომავალ მილში.

ორთქლიდან გამომავალი ორთქლი ძალიან სველია და დისტილაციის კოლბა შეიძლება სწრაფად ივსოს წყლით, ამიტომ ორთქლმავალსა და დისტილაციის კოლბას შორის დამონტაჟებულია წყლის გამყოფი.

ვაკუუმში ორთქლის გამოხდისთვის გამოიყენება დისტილაციის კოლბა, როგორც ორთქლის გენერატორი, რომელიც აკავშირებს მას ვაკუუმურ ხაზთან. კოლბაში მოთავსებული თხელი კაპილარი საშუალებას გაძლევთ დაარეგულიროთ წყლის ორთქლის ნაკადი.

ორთქლის გამოხდის დროს დისტილაციის კოლბა უნდა გაცხელდეს და კოლბის კისერი იზოლირებული იყოს აზბესტის კაბით. თუ არაკონდენსირებული დისტილატის ორთქლი მაცივრიდან გამოდის, თქვენ უნდა შეამციროთ ორთქლის მიწოდება ან გაზარდოთ გამაგრილებელი წყლის მიწოდება მაცივარში.

გამოხდისას მყარი ნივთიერებები ხშირად მყარდება მაცივარში. მიზანშეწონილია კრისტალების დნობა დისტილაციის პროცესში, მაცივარში გამაგრილებელი წყლის მიწოდების დროებით შეჩერება. თუ მყარი ნივთიერების დნობის წერტილი ორთქლის ტემპერატურაზე მაღალია, მაშინ დისტილაციის ბოლოს ამ ნივთიერებას მაცივრიდან შუშის გრძელი ღეროთი გამოაქვს ან შესაფერისი გამხსნელით გამოაქვს, საიდანაც კარგად კრისტალდება.

ორთქლის დისტილაცია ზოგჯერ აწარმოებს სტაბილურ ემულსიებს. ამ შემთხვევაში გამოხდილი პროდუქტის იზოლირება შესაძლებელია ორგანული გამხსნელით გამოყოფის ან ექსტრაქციის გზით.

წყალში უხსნადი ნივთიერებების გამოხდის დასასრული ფასდება გამჭვირვალე წყლის გამოხდით, რომელიც არ შეიცავს ზეთოვან მინარევებს. წყალში ხსნადი ნივთიერებების გამოხდისას დისტილაციის პროგრესი ფასდება დისტილატის ფიზიკური, ქიმიური ან სხვა თვისებების მიხედვით.

ო.ს.გაბრიელიანი,
I.G. ოსტროუმოვი,
ა.კ.ახლებინინი

დაწყება ქიმიაში

მე-7 კლასი

გაგრძელება. დასაწყისისთვის იხილეთ No1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9/2006 წ.

თავი 3.
ნივთიერებებთან დაკავშირებული ფენომენები

(დამთავრებული)

§ 17. დისტილაცია ან დისტილაცია

გამოხდილი წყლის მიღება

ონკანის წყალი სუფთაა, გამჭვირვალე, უსუნო... მაგრამ არის თუ არა ეს ნივთიერება სუფთა ქიმიკოსის თვალსაზრისით? შეხედეთ ქვაბს: ქერცლი და მოყავისფრო ნალექები, რომლებიც ჩნდება ქვაბის სპირალზე და კედლებზე მასში წყლის განმეორებითი ადუღების შედეგად, ადვილად ვლინდება.
(სურ. 71). რაც შეეხება ონკანებზე ცაცხვს? როგორც ბუნებრივი, ისე ონკანის წყალი არის ერთგვაროვანი ნარევები, მყარი და აირისებრი ნივთიერებების ხსნარები. რა თქმა უნდა, წყალში მათი შემცველობა ძალიან მცირეა, მაგრამ ამ მინარევებს შეუძლია გამოიწვიოს არა მხოლოდ მასშტაბის წარმოქმნა, არამედ მეტი სერიოზული შედეგები. შემთხვევითი არ არის, რომ საინექციო მედიკამენტები მზადდება მხოლოდ სპეციალურად გაწმენდილი წყლის გამოყენებით, ე.წ გამოხდილი.

საიდან გაჩნდა ეს სახელი? წყალი და სხვა სითხეები იწმინდება მინარევებისაგან, ე.წ დისტილაცია,ან დისტილაცია. დისტილაციის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ნარევი გაცხელდება ადუღებამდე, სუფთა ნივთიერების შედეგად მიღებული ორთქლები ამოღებულია, გაცივდება და კვლავ გარდაიქმნება სითხეში, რომელიც აღარ შეიცავს დამაბინძურებლებს.

მასწავლებლის მაგიდაზე აწყობილია სითხეების გამოხდის ლაბორატორიული ინსტალაცია (სურ. 72).

მასწავლებელი ასხამს წყალს დისტილაციურ კოლბაში, ფორთოხლისფრად შეფერილი ხსნადი არაორგანული მარილით (კალიუმის დიქრომატი). ასე რომ, საკუთარი თვალით დაინახავთ, რომ ეს ნივთიერება არ იქნება გაწმენდილ წყალში. ერთგვაროვანი დუღილის უზრუნველსაყოფად კოლბაში ყრიან 3-4 ცალი ფოროვანი ფაიფურის ან პემზის (მდუღარე ქვები).
წყალი მიეწოდება მაცივრის ქურთუკს და დისტილაციის კოლბა თბება შიგთავსის ადუღებამდე ელექტრო გამათბობლის გამოყენებით. მაცივარში შემავალი წყლის ორთქლი კონდენსირდება და გამოხდილი წყალი მიედინება მიმღებში.
რა ტემპერატურას აჩვენებს თერმომეტრი? როგორ ფიქრობთ, რომელი გასასვლელით მიეწოდება ცივი წყალი მაცივარს და რომლითაც იშლება იგი?

გამოხდილი წყალი გამოიყენება არა მხოლოდ მედიკამენტების მოსამზადებლად, არამედ ქიმიურ ლაბორატორიებში გამოყენებული ხსნარების მისაღებად. მძღოლებიც კი იყენებენ გამოხდილ წყალს და ამატებენ მას ბატარეებში ელექტროლიტების დონის შესანარჩუნებლად.

ხოლო თუ საჭიროა ერთგვაროვანი ხსნარიდან მყარი ნივთიერების მიღება, მაშინ გამოიყენეთ აორთქლება, ან კრისტალიზაცია

კრისტალიზაცია

მყარი ნივთიერებების იზოლირებისა და გაწმენდის ერთ-ერთი გზაა კრისტალიზაცია. ცნობილია, რომ გაცხელებისას წყალში ნივთიერების ხსნადობა იზრდება. ეს ნიშნავს, რომ ხსნარის გაციებისას, ნივთიერების გარკვეული რაოდენობა კრისტალების სახით გროვდება. მოდით შევამოწმოთ ეს ექსპერიმენტულად.

საჩვენებელი ექსპერიმენტი.გახსოვთ კალიუმის დიქრომატის ულამაზესი ნარინჯისფერი კრისტალები, რომლებიც მასწავლებელმა გამოიყენა დისტილაციისთვის წყლის „გაფერადებისთვის“? ავიღოთ ამ მარილის დაახლოებით 30 გრამი და "დავაბინძუროთ" კალიუმის პერმანგანატის რამდენიმე კრისტალით. როგორ გავწმინდოთ ძირითადი ნივთიერება შეყვანილი მინარევებისაგან? ნარევი იხსნება 50 მლ მდუღარე წყალში. როდესაც ხსნარი გაცივდება, დიქრომატის ხსნადობა მკვეთრად მცირდება და ნივთიერება გამოიყოფა კრისტალების სახით, რომლებიც შეიძლება გამოიყოს ფილტრაციით და შემდეგ გაირეცხოს ფილტრზე რამდენიმე მილილიტრი ყინულის წყლით. თუ გაწმენდილ ნივთიერებას წყალში ხსნით, მაშინ ხსნარის ფერის მიხედვით შეგიძლიათ განსაზღვროთ, რომ ის არ შეიცავს კალიუმის პერმანგანატს. კალიუმის პერმანგანატი დარჩა თავდაპირველ ხსნარში.

ხსნარიდან მყარი ნივთიერების კრისტალიზაცია მიიღწევა გამხსნელის აორთქლებით. სწორედ ამისთვის არის შექმნილი აორთქლების ჭიქები, რომლებსაც წააწყდით ქიმიური მინის ჭურჭლის შესწავლისას.

თუ ხსნარიდან სითხის აორთქლება ბუნებრივად ხდება, მაშინ ამ მიზნით გამოიყენება სპეციალური სქელკედლიანი მინის ჭურჭელი, რომელსაც კრისტალიზატორები ეწოდება. თქვენ ასევე შეხვდით მათ პრაქტიკული სამუშაო № 1.

ბუნებაში მარილის ტბები უნიკალური აუზებია კრისტალიზაციისთვის. ასეთი ტბების სანაპიროებზე წყლის აორთქლების გამო კრისტალდება მარილის გიგანტური რაოდენობა, რომელიც გაწმენდის შემდეგ ჩვენს სუფრაზე ხვდება.

ზეთის დისტილაცია

დისტილაცია გამოიყენება არა მხოლოდ ნივთიერებების მინარევებისაგან გასაწმენდად, არამედ ნარევების ცალკეულ ნაწილებად გამოყოფისთვის - ფრაქციები, რომლებიც განსხვავდება დუღილის წერტილით. მაგალითად, ზეთი არის ძალიან რთული შემადგენლობის ბუნებრივი ნარევი. ნავთობის ფრაქციული გამოხდის დროს მიიღება თხევადი ნავთობპროდუქტები: ბენზინი, ნავთი, დიზელის საწვავი, მაზუთი და სხვა. ეს პროცესი ტარდება სპეციალურ მოწყობილობებში - დისტილაციის სვეტებში (სურ. 73). თუ თქვენს ქალაქს აქვს ნავთობგადამამუშავებელი ქარხანა, შეიძლება გინახავთ ეს ქიმიური აპარატურა, რომლებიც განუწყვეტლივ ყოფენ ზეთს ცხოვრებაში მნიშვნელოვან და საჭიროებად თანამედროვე საზოგადოებაპროდუქტები (სურ. 74).

ბენზინი არის მთავარი საწვავი სამგზავრო მანქანები. ტრაქტორები და სატვირთო მანქანები იყენებენ სხვა ნავთობპროდუქტს, როგორც ასეთს - დიზელის საწვავი(დიზელი). თანამედროვე თვითმფრინავების საწვავი ძირითადად ნავთია. ამ მცირე მაგალითით თქვენ გესმით, რამდენად მნიშვნელოვანია ისეთი პროცესი, როგორიცაა ზეთის დისტილაცია თანამედროვე ცხოვრებაში.

ბრინჯი. 74. ნავთობი და ნავთობპროდუქტები

თხევადი ჰაერის ფრაქციული დისტილაცია

თქვენ უკვე იცით, რომ ნებისმიერი აირი შერეულია ნებისმიერი თანაფარდობით. შესაძლებელია თუ არა ცალკეული კომპონენტების იზოლირება აირების ნარევიდან? ამოცანა ადვილი არ არის. მაგრამ ქიმიკოსებმა შემოგვთავაზეს ძალიან ეფექტური გამოსავალი. აირების ნარევი შეიძლება გადაიზარდოს თხევად ხსნარში და დაექვემდებაროს დისტილაციას. მაგალითად, ჰაერი თხევადდება ძლიერი გაგრილებით და შეკუმშვით, შემდეგ კი ცალკეულ კომპონენტებს (ფრაქციებს) ეძლევათ ადუღება ერთმანეთის მიყოლებით, რადგან მათ აქვთ სხვადასხვა დუღილის წერტილი. აზოტი პირველია, ვინც აორთქლდება თხევადი ჰაერიდან (სურ. 75); მას აქვს ყველაზე დაბალი დუღილის წერტილი (–196 °C). შემდეგ არგონი (–186 °C) შეიძლება ამოღებულ იქნეს ჟანგბადისა და არგონის თხევადი ნარევიდან. რჩება თითქმის სუფთა ჟანგბადი, რომელიც საკმაოდ შესაფერისია ტექნიკური მიზნებისთვის: გაზის შედუღება, ქიმიური წარმოება. მაგრამ სამედიცინო მიზნებისთვის საჭიროა მისი შემდგომი გაწმენდა.

ამ გზით მიღებულ აზოტს იყენებენ ამიაკის წარმოებისთვის, რომელიც თავის მხრივ გამოიყენება აზოტოვანი სასუქების, სამკურნალო და ფეთქებადი ნივთიერებების, აზოტის მჟავას და ა.შ.

კეთილშობილური აირის არგონი გამოიყენება სპეციალური ტიპის შედუღებისას, რომელსაც არგონს უწოდებენ.

1. რა არის დისტილაცია ან დისტილაცია? რას ეფუძნება?

2. რა სახის წყალს ეწოდება გამოხდილი? როგორ იღებთ მას? სად გამოიყენება?

3. რა ნავთობპროდუქტები მიიღება ზეთის დისტილაციის დროს? სად გამოიყენება ისინი?

4. როგორ გავყოთ ჰაერი ცალკეულ გაზებად?

5. რით განსხვავდება აორთქლება (კრისტალიზაცია) დისტილაციისგან (დისტილაცია)? რას ეფუძნება თხევადი ნარევების გამოყოფის ორივე მეთოდი?

6. რა განსხვავებაა აორთქლებისა და კრისტალიზაციის პროცესებს შორის? რაზეა დაფუძნებული ხსნარიდან მყარი ნივთიერების გამოყოფის ორივე მეთოდი?

7. მიეცით მაგალითები Ყოველდღიური ცხოვრების, რომელშიც გამოიყენება აორთქლება და დისტილაცია.

8. მარილის რა მასა შეიძლება მივიღოთ 250 გ 5%-იანი ხსნარის აორთქლებით? რა მოცულობის წყალი შეიძლება მივიღოთ ამ ხსნარიდან დისტილაციით?

პრაქტიკული სამუშაო No4.
მარილის კრისტალების გაზრდა
(საშინაო ექსპერიმენტი)

Სანამ დაიწყებ სამუშაოს შესრულება, ყურადღებით წაიკითხეთ მისი აღწერა ბოლომდე.

პირველ რიგში შეარჩიეთ ექსპერიმენტისთვის შესაბამისი მარილი. ნებისმიერი მარილი, რომელიც წყალში ძალიან ხსნადია (სპილენძის ან რკინის სულფატი, ალუმი და ა.შ.) შესაფერისია კრისტალების გასაშენებლად. სუფრის მარილი - ნატრიუმის ქლორიდი - ასევე იმუშავებს.

აღჭურვილობა დაგჭირდებათ:

ლიტრიანი ქილა ან პატარა ქვაბი, რომელშიც მოამზადებთ მარილის ხსნარს;

ხის კოვზი ან ჯოხი;

ძაბრი ბამბის მატყლით ხსნარის გასაფილტრად;

თერმოსი ფართო კისრით, 1 ლიტრი მოცულობით (საჭიროა იმისათვის, რომ ხსნარი ნელა გაცივდეს, შემდეგ გაიზრდება დიდი კრისტალები).

თუ არ გაქვთ ძაბრი ან სწორი თერმოსი, შეგიძლიათ თავად გააკეთოთ ისინი.

ძაბრის გასაკეთებლად აიღეთ სასმელის პლასტმასის ბოთლი და მაკრატლით ფრთხილად მოჭერით კისერი, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახ. 76.

თერმოსის ნაცვლად, ჩვეულებრივი შუშის ლიტრიანი ქილა გამოდგება. მოათავსეთ იგი მუყაოს ან ქაფის კოლოფში. არ არის საჭირო დიდი ყუთის აღება, მთავარია ის მთლიანად მოერგოს ქილას. მჭიდროდ დახურეთ უფსკრული კოლოფსა და ქილას შორის ნაჭრის ან ბამბის ნაჭრებით. ქილა მჭიდროდ რომ დაიხუროს, დაგჭირდებათ პლასტმასის სახურავი.

მოამზადეთ ცხელი გაჯერებული მარილის ხსნარი. ამისთვის ქილა ნახევრად შეავსეთ ცხელი წყლით (არ დაგჭირდებათ მდუღარე წყლის გამოყენება, რომ არ დაიწვათ). ნაწილ-ნაწილ დაამატეთ მარილი და აურიეთ. როდესაც მარილი შეწყვეტს დაშლას, დატოვეთ ხსნარი ერთი ან ორი წუთის განმავლობაში, რათა გაუხსნელ კრისტალებს დრო ჰქონდეს დადნება. გაფილტრეთ ცხელი ხსნარი ბამბის ბამბით სავსე ძაბრის მეშვეობით სუფთა თერმოსში. დახურეთ თერმოსი თავსახურით და დატოვეთ ხსნარი ნელ-ნელა გასაცივებლად ორი-სამი საათის განმავლობაში.

ხსნარი ოდნავ გაცივდა. ახლა შეიტანეთ მასში თესლი - მარილის კრისტალი, რომელიც შეჩერებულია ძაფზე. თესლის შეტანის შემდეგ ჭურჭელს დააფარეთ თავსახური და დიდხანს გააჩერეთ. დიდი ბროლის გაზრდას რამდენიმე დღე ან კვირაც კი დასჭირდება.

ჩვეულებრივ ძაფზე რამდენიმე კრისტალი იზრდება. აუცილებელია პერიოდულად მოიცილოთ ზედმეტი, რათა ერთი დიდი ბროლი გაიზარდოს.

მნიშვნელოვანია ექსპერიმენტის პირობების და მისი შედეგის ჩაწერა, ჩვენს შემთხვევაში ეს არის მიღებული ბროლის მახასიათებლები. თუ რამდენიმე კრისტალი მიიღება, მაშინ მოცემულია ყველაზე დიდის აღწერა.

შეამოწმეთ მიღებული ბროლი და უპასუხეთ კითხვებს.

რამდენ დღეში გაზარდეთ ბროლი?

როგორია მისი ფორმა?

რა ფერის არის კრისტალი?

გამჭვირვალეა თუ არა?

ბროლის ზომები: სიმაღლე, სიგანე, სისქე.

კრისტალური მასა.

დახაზეთ ან გადაიღეთ მიღებული ბროლი.

პრაქტიკული სამუშაო No5.
საწმენდი სუფრის მარილი

ამ სამუშაოს მიზანი გაწმენდაა სუფრის მარილიდაბინძურებული მდინარის ქვიშით.

დაბინძურებული სუფრის მარილი, რომელსაც გთავაზობთ, არის ნატრიუმის ქლორიდის კრისტალების და ქვიშის ჰეტეროგენული ნარევი. მის გამოსაყოფად აუცილებელია ისარგებლოთ ნარევის კომპონენტების თვისებების სხვაობით, მაგალითად, წყალში განსხვავებული ხსნადობით. მოგეხსენებათ, სუფრის მარილი წყალში კარგად იხსნება, ქვიშა კი მასში პრაქტიკულად უხსნადია.

მოათავსეთ მასწავლებლის მიერ მოწოდებული დაბინძურებული მარილი ჭიქაში და დაამატეთ 50-70 მლ გამოხდილი წყალი. შიგთავსი ურიეთ შუშის ჯოხით, სანამ მარილი მთლიანად არ გაიხსნება წყალში.

მარილის ხსნარი შეიძლება გამოვყოთ ქვიშისგან ფილტრაციით. ამისათვის შეიკრიბეთ ინსტალაცია, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 77. მინის ღეროს გამოყენებით ფრთხილად დაასხით ჭიქის შიგთავსი ფილტრზე. გამჭვირვალე ფილტრატი ჩაედინება სუფთა ჭიქაში, ხოლო ორიგინალური ნარევის უხსნადი კომპონენტები დარჩება ფილტრზე.

ჭიქაში არსებული სითხე არის სუფრის მარილის წყალხსნარი. მისგან სუფთა მარილის გამოყოფა შესაძლებელია აორთქლების გზით. ამისათვის დაასხით 5-7 მლ ფილტრატი ფაიფურის ფინჯანში, მოათავსეთ ფინჯანი სამფეხის რგოლში და ფრთხილად გაათბეთ სპირტიანი ნათურის ცეცხლზე, შიგთავსს გამუდმებით ურევთ შუშის ღეროთი.

შეადარეთ ხსნარის აორთქლების შემდეგ მიღებული მარილის კრისტალები თავდაპირველ დაბინძურებულ მარილს. ჩამოთვალეთ ტექნიკა და ოპერაციები, რომლებიც გამოიყენეთ დაბინძურებული მარილის გასაწმენდად.

ჭეშმარიტად ფართომასშტაბიანი გამოყენება ტექნოლოგიაში მხოლოდ მე-20 საუკუნეში აღმოაჩინა, მისი ფესვები მაინც მე-18 საუკუნეში მიდის. საუკუნე, როდესაც სამეცნიერო საზოგადოებას წარმოდგენა არ ჰქონდა ჟანგბადისა და აზოტის არსებობის შესახებ, რომ აღარაფერი ვთქვათ არგონზე. ჰაერი ითვლებოდა დამოუკიდებელ ელემენტად, რომელიც არ შეიძლება დაიყოს კომპონენტებად. გარკვეული ნივთიერებების წვის ბუნება, იმდროინდელი გაბატონებული იდეების მიხედვით, განპირობებული იყო მათში წვადი კომპონენტის - ფლოგისტონის შემცველობით. რაც უფრო მეტია ფლოგისტონი მასალაში, მით უფრო აალებადია იგი და მით უფრო მეტ სითბოს გამოიმუშავებს იგი გამოშვებისას.

რეალობის უფრო ადეკვატური აღწერისთვის საფუძველი ჩაეყარა შვედმა ქიმიკოსმა კარლ შელემ და მისმა ინგლისელმა კოლეგამ ჯოზეფ პრისტლიმ, რომლებმაც გარკვეული რთული ნაერთების გაცხელებით მიიღეს "აალებადი ჰაერი", რომელშიც სანთლის ალი ჩვეულებრივზე ბევრად უფრო კაშკაშა იწვოდა. Scheele კიდევ უფრო შორს წავიდა: მან აჩვენა, რომ როდესაც ნივთიერებები იწვის იზოლირებულ ჭურჭელში, ჰაერის რაოდენობა მცირდება დაახლოებით ოცი პროცენტით, ხოლო წვა შეუძლებელია დარჩენილ ჰაერში. ამასთან, ფლოგისტონის თეორიის ერთგულებამ აიძულა ეს გამოჩენილი მეცნიერები, ჩამოყალიბებული დოგმების ფარგლებში მოეპოვებინათ აშკარა ფაქტების ამა თუ იმ ახსნა-განმარტება. პირველმა, რომელმაც მთელი რიგი ექსპერიმენტების ჩატარების შემდეგ, შესთავაზა წვის ახალი თეორია, რომელშიც ნათქვამია, რომ ჰაერი შედგება ორი ნაწილისგან - აალებადი (ჟანგბადი) და ინერტული (აზოტი), - და ნივთიერება, როდესაც იწვის, აერთიანებს ჟანგბადს და აკავშირებს მას. , იყო ლავუაზიე. ზუსტი აწონვის საშუალებით მან დაადგინა, რომ წვის პროდუქტების მასა ყოველთვის აღემატება ორიგინალური ნივთიერების მასას. ამავდროულად, დალუქული კოლბის მასა, რომელშიც მან დაწვა გარკვეული რეაგენტები, არ შეცვლილა. იმ ფაქტთან ერთად, რომ Scheele-მ დაადგინა, რომ ჰაერის რაოდენობა მცირდება წვის პროცესში, ლავუაზიემ დაასკვნა, რომ ჰაერის რეაქტიული ნაწილი აკავშირებს თავდაპირველ ნივთიერებას და ქმნის წვის პროდუქტებს. ასე აღმოაჩინეს ჟანგბადი და აზოტი.

იმავდროულად, მრავალი წელი გავიდა, სანამ ეს აირები სამრეწველო მასშტაბით გამოიყენებოდა. XIX საუკუნის პირველ ორ მესამედში ჟანგბადი ძალიან მცირე რაოდენობით მიიღება ლაბორატორიული მეთოდებით, ამიტომ მის რაიმე ფართო გამოყენებაზე საუბარი არ ყოფილა. როგორც ჩანს, პარადოქსია: ატმოსფერო არის ჟანგბადისა და აზოტის მთელი ოკეანე, რჩება მხოლოდ ამ ორი აირის გამოყოფის გზა და მათი მოპოვების პრობლემა მოგვარებულია. ამავდროულად, ჰაერის ჟანგბადად და აზოტად გაყოფის ყველაზე ბუნებრივი გზა - დუღილის ტემპერატურის სხვაობის გამო - დიდი ხნის განმავლობაში მიუწვდომელი რჩებოდა. უპირველეს ყოვლისა, ღრმა ჰაერის გაგრილების საჭიროების გამო. ზოგადად, ერთ დროს აზოტი და ჟანგბადი ითვლებოდა "მუდმივ" გაზებად, ანუ გაზებად, რომლებიც არ შეიძლება გათხევადდეს. თუმცა, რა თქმა უნდა, ეს ასახავდა მხოლოდ საჭირო მეთოდებისა და ტექნოლოგიების ნაკლებობას და არა ამ გაზების რაიმე ფუნდამენტურ მახასიათებელს.

ამრიგად, ატმოსფერული აირების სუფთა სახით სამრეწველო წარმოების ერთ-ერთი მთავარი დაბრკოლება იყო გაგრილების ტექნოლოგიის არასრულყოფილება. პოლონელი ფიზიკოსები ოლშევსკი და ვრობლევსკი (კრაკოვის უნივერსიტეტი) იყვნენ პირველი, ვინც ცდილობდა ამ ბარიერის გადალახვას, ჯეიმს დიუარის (დიდი ბრიტანეთი) პარალელურად, რომელიც გამოიყენა კასკადური გაგრილების პრინციპი ჟანგბადისა და აზოტის გათხევადებისთვის. მოგვიანებით, იგივე სქემის გამოყენებით, Kammerlingh Onnes-მა (ნიდერლანდები) მიიღო თხევადი ჰაერი. მეთოდის არსი არის ტემპერატურის თანმიმდევრულად დაწევა რამდენიმე შეკუმშვის ტიპის მაცივრის გამოყენებით სხვადასხვა სამუშაო ნივთიერებით.

კასკადური პროცესის მოქმედების პრინციპი შეიძლება გამოიკვეთოს ნახ. 1.

პირველ რიგში, გამაგრილებლად არჩეული გაზი თხევადდება ოთახის ტემპერატურაზე მაღალი შეკუმშვით კომპრესორის გამოყენებით. შეკუმშვის დროს გამოთავისუფლებული სითბო ამოღებულია წყლის გაგრილების სისტემით. თხევადი გაზი მიეწოდება აორთქლებას უფრო დაბალი წნევით, სადაც ის დუღს, შლის სითბოს და შემდეგ შედის კომპრესორში, სადაც კვლავ თხევადდება. ამ შემთხვევაში, პირველი ეტაპის აორთქლება ერთდროულად არის გამაგრილებელი აბაზანა მეორე ეტაპის თხევადი გამაგრილებლისთვის. ბუნებრივია, თითოეული ეტაპისთვის შეირჩევა მაცივარი, რომლის დუღილის წერტილი შეესაბამება საჭირო გაგრილების დონეს.

ბრინჯი. 1. ორთქლის შეკუმშვის მაცივარი: 1 – კომპრესორი; 2 - წყალი; 3 – გაგრილების სისტემის ავზი; 4 – დროსელი; 5 - თხევადი; 6 - აორთქლება (კრიოსტატი)

კასკადის პროცესმა მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა ტექნიკური აირების წარმოების ისტორიაში, რაც აჩვენა ჰაერის ფუნდამენტური გათხევადება. თუმცა, მოგვიანებით მან ადგილი დაუთმო უფრო მოწინავე ტექნოლოგიურ სქემებს.

ამ გერმანელი ფიზიკოსის მიერ შემოთავაზებული ლინდის მეთოდი 1895 წელს დაფუძნებულია ჯოულ-ტომპსონის ეფექტზე, რომელიც შედგება გაზის ტემპერატურის შეცვლაში, როდესაც ის გაფართოვდება რაიმე სახის ჰიდროდინამიკური წინააღმდეგობის (ჩახშობის) მეშვეობით. ფაქტია, რომ რეალური აირების შიდა ენერგია შედგება ნაწილაკებს შორის მიზიდულობის პოტენციური ენერგიისა და მათი ქაოტური მოძრაობის კინეტიკური ენერგიისგან. როდესაც გაზი ფართოვდება ენერგიის გაცვლის არარსებობის შემთხვევაში გარე გარემომოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია იზრდება მათ შორის მანძილის მატებასთან ერთად. პოტენციური ენერგიის მატება, მოლეკულების ერთმანეთისგან უფრო დიდ მანძილზე „დახევის“ გამო, კომპენსირდება მათი კინეტიკური ენერგიის (თერმული მოძრაობის ენერგია) და, შესაბამისად, ტემპერატურის შემცირებით. მართალია, მსგავსი ეფექტი შეინიშნება მხოლოდ გარკვეულ ტემპერატურულ ზღურბლამდე, რომლის ზემოთაც ის იცვლის ნიშანს: ახლა გაზი თბება გაფართოებისას. ამ შემთხვევაში, პოტენციური ენერგია თავად ცვლის ნიშანს. თუ ადრე (გარკვეულ ტემპერატურამდე) იგი განისაზღვრებოდა მიზიდულობის ძალებით, ახლა ჭარბობს საგრებელი ძალები. და გაფართოება (პირიქით) იძლევა დამატებითი გაძლიერებამოლეკულების თერმული მოძრაობა. მსგავსი "შებრუნებული" ჯოულ-ტომპსონის ეფექტი ნორმალურ ტემპერატურაზე დამახასიათებელია წყალბადისთვის.

თუმცა, ჰაერი გაცივდება საკმაოდ დიდ ტემპერატურულ დიაპაზონში სტრესით, რამაც შესაძლებელი გახადა ამ თვისების გამოყენება ლინდეს ციკლში. მასში ჰაერი შეკუმშულია კომპრესორით 200 ატმოსფეროზე წნევამდე, შეკუმშვის სითბო გამოიყოფა სითბოს გადამცვლელში და მიედინება დროსელის სარქველში, გაფართოებისა და გაგრილებისას. გაცივებული ჰაერი მიედინება იმავე სითბოს გადამცვლელში, მაგრამ მეორე მხარეს, იღებს სითბოს შეკუმშული აირის ახალი ნაწილიდან, რის შემდეგაც ის თავად შედის შეკუმშვაში. ამ გზით საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში ცირკულირებით ჰაერი გაცივდება ისეთ ტემპერატურამდე, რომ თხრილის დროს მისი ნაწილი იწყებს გათხევადებას. თუმცა, ლინდეს დამსახურება მდგომარეობდა არა მხოლოდ იმაში, რომ მან შეძლო ჰაერის გათხევადება სამრეწველო ბაზაზე დაეყენებინა, არამედ უპირველესად იმაში, რომ მან გამოყო თხევადი ჰაერი, მიიღო მაღალგანწმენდილი აზოტი და ჟანგბადი.

ამისათვის მან გამოიყენა მიღებული თხევადი ჰაერის ორმაგი გასწორება, რადგან მარტივი დისტილაციით არ იწარმოებოდა საჭირო სისუფთავის პროდუქტები. იმისდა მიუხედავად, რომ ჟანგბადის დუღილის წერტილი (-183 °C) ცამეტი გრადუსით მეტია აზოტის დუღილის (-196 °C) აზოტის დუღილის წერტილი (-196 °C), შეუძლებელი იყო ამ აირების სრულად გამოყოფა აზოტის უბრალოდ აორთქლებით.

დისტილაციის სვეტის იდეა არის დაბალი დუღილის კომპონენტით გამდიდრებული სითხის საწინააღმდეგო მოძრაობა (ჩვენს შემთხვევაში, აზოტი) გაზის ნარევის ორთქლისკენ, რომელიც გამდიდრებულია მაღალი დუღილის კომპონენტით (ჟანგბადი). სითხე მიეწოდება სვეტის ზემოდან, გაზის ნარევი აორთქლდება მისი ქვემოდან.

ფაზის კონტაქტის ზედაპირის გასაზრდელად გამოიყენება ე.წ. დისტილაციის ფირფიტები. მათთან კონტაქტისას გაზი ნაწილობრივ კონდენსირდება, ხოლო სითხე ნაწილობრივ აორთქლდება. ამ შემთხვევაში, ძირითადად, გაზის მაღალი მდუღარე ნაწილი გადადის თხევად მდგომარეობაში, ხოლო სითხის დაბალი დუღილის ნაწილი აორთქლდება. ასეთი გაცვლის შედეგად აირის ნარევის აღმავალი ნაკადი მდიდრდება დაბალი დუღილის კომპონენტით, ხოლო სითხის დაღმავალი ნაკადი გამდიდრებულია მაღალი დუღილით. ჩვეულებრივი დისტილაციის სვეტებში, სითხის საპირისპირო ნაკადის შესაქმნელად, სვეტის გამოსასვლელში მიღებული დაბალი დუღილის კომპონენტის ნაწილი კონდენსირებულია და უკან იგზავნება.

პრობლემა ის არის, რომ თხევადი ჰაერის "ერთბაშად" გამოყოფა შეუძლებელია. ყველაზე ეფექტური დისტილაციის სვეტების გამოყენებითაც კი, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ საკმაოდ სუფთა აზოტი გამოსავალზე, მაგრამ სვეტის ბოლოში რჩება აზოტისა და ჟანგბადის ნარევი, თუმცა ამ უკანასკნელით გამდიდრებულია ჰაერის თავდაპირველ შემადგენლობასთან შედარებით.

სწორედ ამიტომ ლინდემ შემოგვთავაზა ორმაგი დისტილაციის სქემა. მოკლედ აღვწეროთ მათში მიმდინარე პროცესები (ნახ. 2).

• 1) თხევადი ჰაერი მიეწოდება პირველ (ქვედა) დისტილაციის სვეტს, რომელიც გამოხდის პროცესში იყოფა თითქმის სუფთა აზოტად და აზოტ-ჟანგბადის ნარევად.
• 2) აზოტი კონდენსირდება პირველი სვეტის ზედა ნაწილში, საიდანაც იგი აღებულია, შემდეგ თხევადი სახით იგზავნება მეორე (ზედა) სვეტის ზედა ნაწილში, წარმოქმნის სითხის ნაკადს, რომელიც მიედინება ქვემოთ.
• 3) აზოტ-ჟანგბადის ნარევი მიეწოდება მეორე სვეტის შუა ნაწილს. ვინაიდან პროცესი უწყვეტია, მას უკვე ელოდება, ერთი მხრივ, ჟანგბადით გამდიდრებული აორთქლებიდან აირების ნაკადი, ხოლო მეორეს მხრივ, ზემოდან ჩამომავალი სითხე, გამდიდრებული აზოტით.
• 4) ასეთ „ჯვარედინი ცეცხლში“ დაჭერის შემდეგ აზოტ-ჟანგბადის ნარევი იწყებს განცალკევებას ადრე აღწერილი პრინციპების შესაბამისად. სუფთა აზოტი საბოლოოდ მიდის გაზებთან ერთად, ხოლო სუფთა ჟანგბადი გროვდება ბოლოში.

შემოთავაზებული სქემის ელეგანტურობა, სხვა საკითხებთან ერთად, მდგომარეობს იმაში, რომ მეორე სვეტის აორთქლება ასევე არის პირველის კონდენსატორი. ეს საშუალებას გაძლევთ მნიშვნელოვნად შეამციროთ ენერგიის მოხმარება. ამასობაში აუცილებელია ტემპერატურის რეჟიმიუზრუნველყოფილია წნევის სხვაობით ორ სვეტში და შენარჩუნებულია ავტომატურად.

ლინდეს პარალელურად ჰაერის გამოყოფაზე მუშაობდა ფრანგი მეცნიერი კლოდ. ამავდროულად, წინასწარი გათხევადებისთვის, მან არ გამოიყენა გათხევადება, არამედ ექსპანდერები - მანქანები, რომლებშიც გაზი, გაფართოებული, მუშაობდა და გაცივდა. ეს ტექნოლოგია ნაკლებად ეფექტური აღმოჩნდა, ვიდრე ლინდეს მიერ შემოთავაზებული, უპირველეს ყოვლისა, დაბალ ტემპერატურაზე მექანიკური ნაწილების მუშაობის სირთულეების გამო. იმავდროულად, ოცდაათიანი წლების დასაწყისში, ზოგადად შეიქმნა ტურბო გაფართოება, რომლის დროსაც ჰაერი (ან ნებისმიერი სხვა გაზი), გაფართოებული, ბრუნავს ტურბინის პირებს, რის გამოც იგი გაცივდება და შემდგომში თხევადდება. ასეთი მოწყობილობების ნაწილობრივ გამოყენებაც კი დაიწყო სამრეწველო წარმოება, მაგრამ ჰქონდა საკმაოდ დაბალი ეფექტურობა. ტურბოექსპანდერების გამოყენებაში გარღვევა მოიტანა P.L. Kapitsa-მ, რომელმაც შემოგვთავაზა ერთი შეხედვით აშკარა იდეა, რომელიც, თუმცა, აქამდე არავის უფიქრია. ადრე ორთქლის ტურბინის მახასიათებლებით მსგავსი ტურბინა გამოიყენებოდა გაზების გასათხევადებლად. კაპიცამ ყურადღება გაამახვილა იმ ფაქტზე, რომ მასში მომუშავე ცივ შეკუმშულ ჰაერს აქვს თვისებები უფრო ახლოს სითხესთან, ვიდრე ორთქლთან. ამან აიძულა მას მიეღო წყლის ტურბინა, როგორც პროტოტიპი ახალი ტურბოექსპანდერისთვის: ”... სწორად შერჩეული ტურბო გაფართოების ტიპი იქნება კომპრომისი წყალსა და ორთქლის ტურბინას შორის"- სჯეროდა კაპიცა. ამან მართლაც მკვეთრად გაზარდა გაზის გათხევადების ეფექტურობა, ამიტომ ახლა სწორედ კაპიცას მიერ შემუშავებული ტურბოექსპანდერი არის თხევადი ჰაერის წარმოების საფუძველი. მისი შემდგომი გამოყოფა მიჰყვება ლინდეს მიერ შემოთავაზებულ სქემას.

ბრინჯი. 2. ორმაგი რექტიფიკაციის აპარატი: 1, 2 – სვეტის გასწორება; 3 – კონდენსატორი-აორთქლება

თუმცა, ჰაერი შედგება არა მხოლოდ აზოტისა და ჟანგბადისგან. იგი შეიცავს მცირე რაოდენობით ინერტულ აირებს, როგორიცაა არგონი, ნეონი, კრიპტონი და ქსენონი. ნეონი, როგორც დაბალი დუღილის კომპონენტი, გროვდება მეორე დისტილაციის სვეტის სახურავის ქვეშ ჰელიუმთან ერთად. ნეონ-ჰელიუმის ნარევი იწმინდება აზოტისგან კონტრადენციული რეფლუქს კონდენსატორში. და თავად ნეონი გამოიყოფა მისგან ადსორბციის მეთოდით. კრიპტონი და ქსენონი, როგორც მაღალი დუღილის კომპონენტები, ჟანგბადთან ერთად ეშვება სვეტში. ჟანგბადი-კრიპტონ-ქსენონის ნარევი დამატებით სვეტში იყოფა სუფთა ჟანგბადად და ეგრეთ წოდებულ „პირველ კონცენტრატად“, სადაც ინერტული აირების შემცველობა უფრო მაღალია, ვიდრე თავდაპირველ ნარევში. ხოლო კრიპტონი და ქსენონი გამოყოფილია პირველადი კონცენტრატისგან ადსორბციით.

არგონთან უფრო რთულია. მისი დუღილის წერტილი უფრო დაბალია ვიდრე ჟანგბადი, მაგრამ უფრო მაღალია ვიდრე აზოტი. აქედან გამომდინარე, ნაწილი გამოდის ჟანგბადით, ხოლო მეორე ნაწილი აზოტით. მოვლენების ასეთი განვითარების თავიდან ასაცილებლად, იქ მდებარე ნარევის გარკვეული ნაწილი ამოღებულია სვეტის შუა ნაწილიდან, მიმართულია დამატებით გამყოფ სვეტში, საიდანაც არგონისგან გათავისუფლებული ჟანგბად-აზოტის ნარევი უკან ბრუნდება და არგონის კონცენტრატი მიეწოდება შემდგომი გაწმენდისთვის.

გაითვალისწინეთ, რომ დღეს, გარდა კრიოგენულისა, არსებობს გაზის გამოყოფის სხვა მეთოდებიც.

მაგალითად, ადსორბციის მეთოდი ხასიათდება დაბალი ღირებულებით და კონტროლის სიმარტივით წარმოების პროცესიდა მიღებული გაზების სისუფთავის საკმაოდ მაღალი ხარისხი. ეს მეთოდი ეფუძნება ზოგიერთი ნივთიერების უნარს კონკრეტულად (უპირატესად) აითვისოს გარკვეული აირები. როდესაც აზოტი იწარმოება, წნევის ქვეშ მყოფი ჰაერი მიეწოდება ადსორბერს, რომელიც შეიცავს ნახშირბადის მოლეკულურ საცერებს (ნახ. 3). შედეგად, ჟანგბადი შეიწოვება ადსორბენტით, ხოლო გამომავალი არის აზოტი. ამავდროულად, ჟანგბადის მოცულობა, რომელსაც ადსორბენტი შთანთქავს, შეზღუდულია, ამიტომ აუცილებელია მოლეკულური საცრების მუდმივი რეგენერაცია. ეს ჩვეულებრივ მიიღწევა წნევის განთავისუფლებით: ჟანგბადი აორთქლდება ადსორბენტის ზედაპირიდან და ეს უკანასკნელი მზად არის გამოყოს ჰაერის ახალი ჯგუფი.

ჟანგბადის მისაღებად გამოიყენეთ ის ფაქტი, რომ აზოტი ადსორბირდება ალუმინისილიკატურ საცერებზე უფრო სწრაფად, ვიდრე ჟანგბადი. მაშასადამე, ადსორბერში ჰაერის გავლისას ალუმინის სილიკატური შევსებით, გამომავალი არის ჟანგბადი 95%-მდე სისუფთავით.

ბრინჯი. 3. აირების ადსორბციული გამოყოფა:
ა) ადსორბციული მეთოდით ჰაერიდან აზოტის მიღების სქემა;
ბ) ინსტალაცია ადსორბციული აირის გამოყოფისთვის

ჰაერის გამოყოფის მემბრანული მეთოდი ატმოსფეროდან აირების მიღების კიდევ ერთი მეთოდია. იგი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ ჰაერის კომპონენტები სხვადასხვა სიჩქარით გადიან გაზგამტარ მემბრანებში, ჩვეულებრივ პოლიმერებში (ნახ. 4). ამ შემთხვევაში ჰაერი ზეწოლის ქვეშ მიეწოდება მემბრანულ მოდულს, რომელიც შედგება მრავალი ღრუ პოლიმერული ბოჭკოებისგან, მათზე გამოყენებული გაზის გამყოფი ფენით. ჟანგბადის და არგონის მოლეკულები მემბრანის მეშვეობით „იძვრება“ და ბოჭკოებში რჩება აზოტით გამდიდრებული აირის ნარევი. ჰაერის თანმიმდევრული ფილტრაცია რამდენიმე მემბრანული მოდულის მეშვეობით საშუალებას იძლევა მიიღოთ საკმაოდ სუფთა აზოტი (99,9%-მდე).

ბრინჯი. 4. მემბრანული აირის გამოყოფა:
ა) გარსები – ღრუ პოლიმერული ბოჭკოები;
ბ) მონტაჟი მემბრანული გამოყოფისთვის

ჰაერის განცალკევების ორივე მემბრანული და ადსორბციული მეთოდი, თუმცა შედარებით სუფთა აზოტის მიღების საშუალებას იძლევა, თუმცა ვერ დაიკვეხნის ჟანგბადის გამოყოფით ტექნიკური მიზნებისთვის საჭირო სიწმინდით, რომ აღარაფერი ვთქვათ არგონსა და სხვა გაზებზე. აქედან გამომდინარე, გაზის გამოყოფის ძირითად მეთოდად დღეს რჩება კრიოგენული რექტიფიკაციის მეთოდი, რაც შესაძლებელს ხდის საბოლოო პროდუქტების მიღებას, რომლებიც პრაქტიკულად თავისუფალია მინარევებისაგან.

ტერმინი ფრაქციული დისტილაცია უნდა იქნას გაგებული, როგორც აორთქლების და კონდენსაციის პროცესის თანმიმდევრული განმეორებითი გამეორება.

რექტიფიკაცია არის აორთქლებისა და კონდენსაციის პროცესის უწყვეტი განმეორებითი გამეორება.

ფრაქციული დისტილაცია გამოიყენება სითხეების ერთგვაროვანი ნარევის გამოსაყოფად, რომელიც დუღს სხვადასხვა ტემპერატურადა არ წარმოიქმნება ერთმანეთთან მუდმივად მდუღარე ნარევები. ნებისმიერი ფრაქციული დისტილაციის საფუძველია თხევადი ორთქლის სისტემაში ფაზური წონასწორობის კანონი, რომელიც აღმოაჩინა დ. (ანუ უფრო ადვილად ადუღდება) და ემსახურება ნარევის უფრო სრულყოფილ გამოყოფას, განსაკუთრებით მისი კომპონენტების დუღილის წერტილებში მცირე სხვაობის შემთხვევაში.

სვეტში ორთქლსა და სითხეს შორის დიდი კონტაქტის ზედაპირის გამო, სითბოს გადაცემა გაადვილებულია და გაუმჯობესებულია ფაზის გამოყოფა (ორთქლი და სითხე). ამის გამო, დისტილაციის კოლბაში დაბრუნებული თხევადი ფაზა გამდიდრებულია ნაკლებად აქროლადი კომპონენტით, ხოლო ზევით შემომავალი გაზის ფაზა გამდიდრდება უფრო აქროლად კომპონენტში.

ფაზური წონასწორობის დიაგრამიდან ირკვევა, რომ ორთქლის ფაზა ნებისმიერ დუღილზე შეიცავს უფრო დიდ რაოდენობას დაბალი დუღილის კომპონენტს, ვიდრე თხევადი ფაზა; ამ შემთხვევაში, თითოეული დუღილის წერტილი შეესაბამება სითხისა და ორთქლის მკაცრად განსაზღვრულ კომპოზიციებს.

ამრიგად, მდუღარე ორობითი ნარევიდან წარმოქმნილი ორთქლი ყოველთვის შეიცავს ორივე კომპონენტს, მაგრამ გამდიდრებულია მათგან უფრო არასტაბილური (შემადგენლობა M1). როდესაც ასეთი ორთქლი მთლიანად შედედდება, მიიღება სითხე იგივე შემადგენლობით, როგორც ორთქლი. ამ სითხის მეორადი დისტილაციის დროს წარმოიქმნება ორთქლი (შემადგენლობა M2), კიდევ უფრო გამდიდრებული დაბალი დუღილის კომპონენტით. შესაბამისად, ყოველი პირველი ფრაქციისთვის ფაზური წონასწორობის (დისტილაციის) პირობების განმეორებით გამეორების შედეგად, შესაძლებელია საბოლოო დისტილაციიდან პირველ ფრაქციაში მივიღოთ ნარევის დაბალი დუღილის კომპონენტი, რომელიც არ შეიცავს სხვა კომპონენტს. შესაბამისად, ბოლო ფრაქცია შედგება ორიგინალური ნარევის სუფთა მაღალი მდუღარე კომპონენტისგან. ეს არსებითად არის ფრაქციული დისტილაციის გამოყოფის პრინციპი.

ისინი გამოიყენება როგორც მარტივი დისტილაციის სვეტები ლაბორატორიაში. სხვადასხვა სახისრეფლუქს კონდენსატორები (ნახ. 46), რაც უფრო მაღალია მათი ეფექტურობა, მით უფრო დიდია მათი ზედაპირის ფართობი.

რეფლუქსის კონდენსატორების ეფექტი არის ის, რომ როდესაც მდუღარე ხსნარის ორთქლი არ არის მთლიანად გაცივებული, ხდება უფრო მაღალი მდუღარე სითხის ორთქლის ნაწილობრივი კონდენსაცია. მიღებულ შუალედურ კონდენსატს რეფლუქსი ეწოდება.

რეფლუქსი კვლავ მიედინება რეაქციის კოლბაში, ხოლო ორთქლი გამდიდრებულია დაბალი დუღილის წერტილის მქონე კომპონენტით და შედის მაცივარში, სადაც განიცდის სრულ კონდენსაციას.

დეფლეგმატორები ხელს უწყობენ კონდენსატის ნაწილის გამოყოფას ვიწრო დუღილის დიაპაზონით დაახლოებით 1-2oC.

ფრაქციული დისტილაციის შემთხვევაში ნარევი დისპერსიულია აპარატში (ნახ. 47), რომელიც შედგება დისტილაციის კოლბისგან რეფლუქს კონდენსატორით, თერმომეტრით, მაცივრით, ალონჟით და მიმღებით.

მოწყობილობის აწყობისა და დამონტაჟების შემდეგ, სამუშაო ნარევი იტვირთება.

ბრინჯი. 47.

დისტილატი უნდა შევიდეს მიმღებში წუთში 30-40 წვეთი სიჩქარით. როდესაც პირველი ფრაქციის ტემპერატურის დიაპაზონის ზედა ზღვარი მიიღწევა, მიმღები იცვლება. გათბობის შეწყვეტის გარეშე, ისინი აგრძელებენ მომდევნო ფრაქციის შეგროვებას მეორე მიმღებში. შემდეგ მიმღები იცვლება მესამეზე. დისტილაცია წყდება, როდესაც დისტილაციის კოლბაში რჩება 2-3 მლ სითხე.

ნივთიერებების ნარევის უკეთ გასაყოფად ტარდება მეორადი დისტილაცია. პირველი ფრაქცია მოთავსებულია დისტილაციის კოლბაში და იხსნება იმავე ტემპერატურის ფარგლებში. როდესაც გამონაბოლქვი ორთქლის ტემპერატურა პირველი ტემპერატურის ინტერვალის ზედა ზღვარს მიაღწევს, დისტილაცია ჩერდება და მოწყობილობა გაცივდება. პირველი დისტილაციიდან შუა ფრაქცია ემატება დისტილაციის კოლბას და დისტილაცია იწყება ისევ ისე, როგორც ზემოთ იყო აღწერილი. შუა ფრაქციის გამოხდის ბოლოს ნარჩენს ემატება მესამე ფრაქცია და გრძელდება დისტილაცია, ფრაქციების შეგროვება მე-2 და მე-3 მიმღებებში. როდესაც დისტილაცია მრავალჯერ მეორდება, საშუალო ფრაქცია მნიშვნელოვნად მცირდება, იყოფა პირველ და მესამე ფრაქციებად. ამ შემთხვევაში, უკიდურესი ფრაქციების ტემპერატურის დიაპაზონი ვიწროვდება. ამ გზით, შესაძლებელია საკმაოდ კარგად გამოვყოთ კომპონენტების ნარევი, რომელსაც აქვს დუღილის ძალიან ახლო ტემპერატურის დიაპაზონი.

აზეოტროპული ნარევი არის ორი ან მეტი სითხის ნარევი, რომლის შემადგენლობა არ იცვლება დუღილის დროს, ანუ ნარევი წონასწორული სითხისა და ორთქლის ფაზების თანაბარი შემადგენლობით.

მაგალითად, წყლისა და ეთილის სპირტის აზეოტროპი შეიცავს 95,57% C2H5OH და ადუღებს 78,15 °C-ზე. ეს განმარტავს ეთილის სპირტის მიღებულ სამრეწველო კონცენტრაციას 96%: ეს არის აზეოტროპული ნარევი და არ შეიძლება დაიყოს ფრაქციებად შემდგომი დისტილაციით. აზეოტროპული ნარევის დუღილის წერტილი შეიძლება იყოს დაბალი (დადებითი აზეოტროპები) ან მეტი (უარყოფითი აზეოტროპები), ვიდრე დაბალი დუღილის კომპონენტის დუღილის წერტილი.

როდესაც წნევა იცვლება, იცვლება არა მხოლოდ დუღილის წერტილი, არამედ აზეოტროპული ნარევის შემადგენლობაც, რაც მათ განასხვავებს სუფთა სითხეებისგან.

აზეოტროპული ნარევების გამოსაყოფად გამოიყენება სხვადასხვა ტექნოლოგია:

ერთ-ერთი კომპონენტის მოცილება მყარ ფოროვან მასალაზე ადსორბციის გამო.

გამოყოფა ფოროვან გარსებზე

პერაპარაცია არაფოროვან გარსებზე

დისტილაცია ატმოსფერულის გარდა სხვა წნევაზე, კერძოდ ვაკუუმში, იხილეთ ზემოთ.

დისტილაცია დამატებითი კომპონენტით, სამმაგი (ან მეტი) აზეოტროპის შექმნა

ორკომპონენტიანი დადებითი აზეოტროპის ფაზის დიაგრამა.

დისტილაციის წნევით დაფქვა

სიტყვა აზეოტროპი მომდინარეობს ბერძნული სიტყვებიდან jEein (დუღილი) და fsrpt (მდგომარეობა) შერწყმული b- (არა) პრეფიქსით, რათა მისცეს ზოგადი მნიშვნელობა "არ იცვლება დუღილის დროს".

აზეოტროპული დისტილაცია

ბევრი ნივთიერება, მიღებული გარკვეული თანაფარდობით, ქმნის აზეოტროპულ ნარევებს ერთმანეთთან. ცნობილ აზეოტროპულ ნარევებს მიეკუთვნება, მაგალითად, 96% ეთილის სპირტი (წყ.) - bp. 78,15 °C - მინიმალური დუღილის წერტილი; კონცენტრირებული ჰიდრობრომის მჟავა, რომელსაც აქვს მუდმივი დუღილის წერტილი 126 ° C - მაქსიმალური დუღილის წერტილი ნარევის ორივე კომპონენტთან (წყალბადის ბრომიდი და წყალი) შედარებით.

ორი ნივთიერების ნარევის გაცხელებისას, რომლებიც ქმნიან აზეოტროპს მაქსიმალური დუღილის წერტილით, აზეოტროპული ნარევის შემადგენლობასთან შედარებით ჭარბად არსებული კომპონენტი ჯერ გამოხდება. ამის შემდეგ, აზეოტროპი მაქსიმალური დუღილის წერტილით (ორთქლის მინიმალური წნევის მქონე) გამოიხდება. ნარევის გამოხდისას, რომელიც წარმოქმნის აზეოტროპს მინიმალური დუღილის წერტილით, ჯერ გამოხდება აზეოტროპული ნარევი, შემდეგ კი ჭარბი კომპონენტი. ცნობილია 3000-ზე მეტი ორმაგი აზეოტროპული ნარევები მინიმალური დუღილის წერტილით და მხოლოდ დაახლოებით 250 მაქსიმუმით (როგორც წესი, ეს არის უაღრესად პოლარული ბუნების ერთგვაროვანი ნარევები)***.

აზეოტროპული გაშრობა პრაქტიკაში ძალიან მნიშვნელოვანია. ამისთვის გასაშრობად ნივთიერებას დაუმატეთ ნაერთი, რომელიც წყალთან აზეოტროპულ ნარევს ქმნის და, სასურველია, სიცივეში წყალს არ ერევა (მაგალითად, ბენზოლი). შემდეგ ნარევი თბება, დისტილატი კონდენსირებულია დაღმავალ კონდენსატორში და გროვდება გრადირებული კონტეინერში. წყალი, რომელიც ქმნის აზეოტროპულ ნარევს ბენზოლთან (ნარევის დუღილის წერტილი 60 °C, წყალი 100 °C, ბენზოლი 80 °C), მიმღებში იყოფა ორ ფენად. ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ არა მხოლოდ გააშროთ ნივთიერება, აკონტროლოთ წყლის გამოშვების დასრულების მომენტი, არამედ დააკვირდეთ რეაქციების მიმდინარეობას, რომლებშიც წყალი გამოიყოფა და ასევე, წყლის გამოხდით, წონასწორობის რეაქციების შეცვლა. სასურველი მიმართულებით.

ცნობილი აზეოტროპული ნარევები მოცემულია წიგნში: Gordon A., Ford R. Chemist's Companion. მ., მირი, 1976. 28

ბენზოლი, იზომერული ქსილენები, ტოლუოლი, ქლოროფორმი და ნახშირბადის ტეტრაქლორიდი ყველაზე ხშირად გამოიყენება აზეოტროპული გაშრობის დროს წყლის გამოსაყოფად. არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ CHCl3 და CCl4 წყალზე მძიმეა.

ფრაქციული დისტილაციააქვს მთელი დიაპაზონი მნიშვნელოვანი აპლიკაციებიმაგალითად, ჟანგბადის, აზოტის და კეთილშობილი აირების მიღება თხევადი ჰაერიდან, ნავთობის გადამუშავება, ალკოჰოლური სასმელების წარმოება (იხილეთ ამ თავის შესავალი ტექსტი) და ა.შ.

ნახ. სურათი 6.16 გვიჩვენებს ტიპიური ლაბორატორიული ფრაქციული დისტილაციის დაყენების სქემატურ დიაგრამას. ვერტიკალური სვეტი ივსება მინის მძივებით ან შემთხვევით ორიენტირებული მოკლე სიგრძის მინის მილებით. ამის ნაცვლად შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბუშტის სვეტი. ასეთი სვეტი საშუალებას აძლევს სუბლიმაციურ ორთქლებს შევიდეს კონტაქტში ჩამომავალ სითხესთან.

ვნახოთ რა მოხდება როდის შემადგენლობის ორკომპონენტიანი ნარევის ფრაქციული დისტილაცია xA(C) (ნახ. 6.17). როდესაც ეს ნარევი გაცხელდება, მისი ტემპერატურა იზრდება C წერტილამდე. შემდეგ სითხე იწყებს დუღილს. შედეგად მიღებული ორთქლი უფრო მდიდარია ვიდრე სითხე უფრო აქროლად A კომპონენტში. დუღილის წერტილში ეს ორთქლი და სითხე წონასწორობაშია. ეს წონასწორობა შეესაბამება ფაზურ დიაგრამაში დამაკავშირებელ ხაზს CD. ორთქლი, რომელიც ამოდის ფრაქციების სვეტში, თანდათან კლებულობს და საბოლოოდ კონდენსირდება სითხეში. ტემპერატურის ეს კლება ფაზურ დიაგრამაზე წარმოდგენილია ვერტიკალური ხაზით DD. D წერტილში ახალი წონასწორობა მყარდება კონდენსატს შორის, რომელსაც აქვს შემადგენლობა xA(D) და მის ორთქლს შორის, რომელსაც აქვს შემადგენლობა xA(E) . თხევადი კონდენსატი მიედინება სვეტში და ორთქლი ამოდის მასში. ამრიგად, სვეტის თითოეულ დონეზე, მიედინება სითხე და ამომავალი ორთქლი წონასწორობაშია. ეს წონასწორობა წარმოდგენილია დამაკავშირებელი ხაზებით. როდესაც ორთქლი ამოდის სვეტში, გადის ყოველი თანმიმდევრული წონასწორობის გავლით, ის სულ უფრო მდიდრდება უფრო არასტაბილურ კომპონენტში. საბოლოოდ ორთქლი გამოდის სვეტის ზედა ღიობიდან, კონდენსირდება და მიღებული სითხე მიედინება მიმღებში. ამასობაში კოლბაში არსებული სითხე სულ უფრო მდიდრდება ნაკლებად აქროლადი კომპონენტით და შედეგად მისი დუღილის წერტილი თანდათან იზრდება.

სვეტის ზედა ხვრელით ორთქლის ამოღების გამო, მასში წონასწორობა მუდმივად იცვლება. კარგი განცალკევება მიიღწევა მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ კოლბა ნელა გაცხელდება, რათა დრო დაუშვას წონასწორობის დასარეგულირებლად. პრაქტიკაში, ფრაქციული დისტილაცია ჩვეულებრივ გამოიყენება მრავალკომპონენტიანი თხევადი ნარევების გამოსაყოფად.

უგანდაში გავრცელებულია ალკოჰოლური სასმელის „ინგულის“ წარმოება, რომელიც მიიღება ლუდის ფრაქციული დისტილაციით ხელნაკეთი დისტილაციის აპარატებში.უგანდაში ინგულის წარმოების ლიცენზიის მფლობელები ყიდიან თავიანთ პროდუქტს სამრეწველო დისტილერებში, სადაც ალკოჰოლური სასმელი. მისგან მიღებულია „ვარაგი“. ხელნაკეთი ინგული და მსგავსი ხელნაკეთი პროდუქტები ალკოჰოლური სასმელებიაღმოსავლეთ აფრიკის ქვეყნებში წარმოებული, საშიშია მოხმარებისთვის, ვინაიდან მეორე ფრაქცია ხშირად შეიცავს პირველი და მესამე ფრაქციების ტოქსიკურ მინარევებს. ამ მიზეზით, აღმოსავლეთ აფრიკის უმეტეს ქვეყნებში აკრძალულია ასეთი ალკოჰოლური სასმელების წარმოება და მოხმარება.

ინგული.მელასისა და ბანანის წვენის მაწონის დუღილი წარმოიქმნება აფრიკული ლუდი "ინგული", საიდანაც სამი ფრაქცია გროვდება დისტილაციით.

პირველი ფრაქცია შეიცავს ტოქსიკურ დაბალ დუღილს ალდეჰიდებს, კეტონებს და სპირტებს. მაგალითად, პროპანალი (bp. 48 °C, ტოქსიკური), პროპანონი (bp. 56 °C, ტოქსიკური) და მეთანოლი (bp. 64 °C, ძალიან ტოქსიკური, იწვევს მხედველობის დაკარგვას) ეს ფრაქცია ნადგურდება.

მეორე დისტილაციის ფრაქცია წარმოადგენს სამიზნე პროდუქტს ინგული. O. შეიცავს წყალს და ეთანოლს. ეთანოლს (ეთილის სპირტს) აქვს დუღილის წერტილი 78 0C. მცირე რაოდენობით მოხმარებისას არ არის საზიანო (თუმცა იხილეთ შესავალი ტექსტი ამ თავის დასაწყისში).

მესამე ფრაქცია შეიცავს სპირტებს დუღილის წერტილებით 12-დან 130°C-მდე. ეს ფრაქციაც განადგურებულია.