Distillazione semplice e frazionata

DISTILLAZIONE

TENSIONE DI VAPORE

La tensione di vapore è la pressione che il vapore esercita quando è in equilibrio dinamico con il proprio liquido.

Aumenta solo all’aumentare della T° (tipico di ogni liquido PURO). Nelle miscele, il suo valore varia al variare della composizione della miscela.

NB: una sostanza bolle quando la sua tensione di vapore raggiunge il valore della pressione esterna (760 mmHg).

DISTILLARE

Trasformare un liquido nel suo vapore e separarlo in seguito per condensazione.

Si ottiene → DISTILLATO (vapore condensato)+ RESIDUO

NB: si possono purificare per distillazione LIQUIDI o SOLIDI BASSOFONDENTI (o miscibili) senza alterarne la struttura chimica.

1. SEMPLICE
2. FRAZIONATA
3. FRAZIONATA CON RETTIFICA
4. A P° RIDOTTA
5. IN CORRENTE DI VAPORE

1. e 2. Si utilizzano per miscele omogenee di liquidi3. si utilizza per miscele di liquidi non omogenee

1. DISTILLAZIONE SEMPLICE

La MISCELA da distillare contiene due sostanze con tensioni di vapore ≠:

• liquido bassobollente (sostanza omogenea, pura; esempio: ETERE)
• solido o liquido altobollente

1. porto ad ebollizione il liquido bassobollente
2. faccio condensare attraverso il passaggio dal refrigerante ad H₂O
3. raccolgo il DISTILLATO separatamente in un becker

NB: bisogna che tra le componenti della miscela la ΔT^eb > 40°C

DISTILLAZIONE

TENSIONE DI VAPORE

La tensione di vapore è la pressione che il vapore esercita quando è in equilibrio dinamico con il proprio liquido. Aumenta solo all'aumentare della T° (tipico di ogni liquido PURO). Nelle miscele, il suo valore varia al variare della composizione della miscela.

NB: una sostanza bolle quando la sua tensione di vapore raggiunge il valore della pressione esterna (760 mmHg).

DISTILLARE

Trasformare un liquido nel suo vapore e separarlo in seguito per condensazione.

Si ottiene ➔ DISTILLATO (vapore condensato)+ RESIDUO

NB: si possono purificare per distillazione LIQUIDI o SOLIDI BASSOFONDENTI (o miscibili) senza alterarne la struttura chimica.

1. SEMPLICE
2. FRAZIONATA
3. FRAZIONATA CON RETTIFICA
4. A P° RIDOTTA
5. IN CORRENTE DI VAPORE

1. e 2. Si utilizzano per miscele omogenee di liquidi 3. si utilizza per miscele di liquidi non omogenee

1. DISTILLAZIONE SEMPLICE

La MISCELA da distillare contiene due sostanze con tensioni di vapore ≠:

• liquido bassobollente (sostanza omogenea, pura; esempio: ETERE)
• solido o liquido altobollente

1. porto ad ebollizione il liquido bassobollente
2. faccio condensare attraverso il passaggio dal refrigerante ad H₂O
3. raccolgo il DISTILLATO separatamente in un becker

NB: bisogna che tra le componenti della miscela la ΔT° eb > 40°C

2. DISTILLAZIONE FRAZIONATA

Metodo utilizzato per separare miscele omogenee di sostanze liquide con punto di ebollizione abbastanza vicino: 40°C < ΔT_eb < 10°C Ha un uso pratico quando le tensioni di vapore dei componenti la miscela allo stato puro sono abbastanza diverse.

LEGGE DI RAOULT → liquidi

La tensione di vapore della miscela omogenea è data dalla somma dei prodotti delle tensioni di vapore delle due componenti pure per le rispettive frazioni molari.

P_mix = P_A + P_B = X_A • P^o_A + X_B • P^o_B

Dove:

• P_mix = tensione di vapore della miscela
• P_A = tensione di vapore di A in miscela con B
• P_B = tensione di vapore di B in miscela con A
• X_A = frazione molare di A
• X_B = frazione molare di B

GRAFICO ISOTERMO (T^o=K) = grafico in funzione della tensione di vapore (P); non vedo la composizione del distillato. La pressione varia in funzione della composizione del distillato. I vapori sono in equilibrio con il liquido e seguono la legge di Dalton per i vapori.

LEGGE DI DALTON

P_A = P_TOT · X_AP_B = P_TOT · X_B

Dove X_A e X_B sono le frazioni molari dei rispettivi gas.

Da qui:

P_A = X_{A liq} · P^o_A = X_{A vap} · P^o_TOT

P_B = X_{B liq} · P^o_B = X_{B vap} · P^o_TOT

P_A/P_B = X_{A liq} · P^o_A / X_{B liq} · P^o_B = X_{A vap} · P^o_TOT / X_{B vap} · P^o_TOT

Dividendo membro a membro:

P_A/P_B = X_{A vap} / X_{B vap} = X_{A liq} · P^o_A / X_{B liq} · P^o_B

NB: se i componenti sono sostanze PURE

3 CASI

1) P_A = P_B → il distillato avrà composizione identica alla miscela liquida di partenza, inutile distillare.

2) P_A > P_B (T_A < T_B) → A è più volatile di B, quindi ha una T^eb più bassa.

X_{A vap}/X_{B vap} > X_{A liq}/X_{B liq}

Il vapore sarà più ricco di sostanza A, cioè del componente più volatile, che distillerà per primo.

GRAFICO ISOBARO (P^∞=K) = grafico in funzione delle T^o; da informazioni sulla composizione del liquido e del vapore.

Applicabile solo per le miscele ideali, ovvero che seguono la legge di Raoult.

La ‘curva liquido’ serve per individuare la composizione di un liquido in funzione della T^o e la T^o⭃ di un liquido in funzione della sua composizione.

La ‘curva vapore’ individua la composizione del vapore in equilibrio con un liquido alla T^eb.

Parto da una miscela di composizione I₁ che ha T_eb=T₁. La prima goccia di vapore che si forma ha composizione V₁.