distillazione -...

20
DISTILLAZIONE La distillazione è una tecnica di purificazione che permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza alterazione chimica. Si basa fondamentalmente sull’equilibrio liquido/ vapore e sulla loro differente composizione.

Upload: hathuan

Post on 14-Feb-2019

227 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE

La distillazione è una tecnica di purificazione che permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza alterazione chimica.

Si basa fondamentalmente sull’equilibrio liquido/ vapore e sulla loro differente composizione.

Page 2: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE SEMPLICE

Si opera con un apparecchio costituito essenzialmente da un pallone, che funge da caldaia, che è munito di un refrigerante semplice (di Liebig) nella cui camicia esterna può essere fatta circolare dell’acqua per il raffreddamento, un termometro, posto all’imboccatura del refrigerante e un pallone o recipiente di raccolta, collegato con l’esterno o direttamente o tramite una valvola a CaCl2.

La distillazione semplice a

pressione ordinaria si utilizza

quando si vogliono separare un

liquido da un solido oppure

anche due liquidi a patto che il

loro punto di ebollizione sia

significativamente differente.

Page 3: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

Il riscaldamento può essere effettuato con un bagno ad acqua, ad olio, un

mantello scaldante, tenendo in considerazione che deve essere effettuato

lentamente, per permettere scambi termici completi tra liquido e vapore,

in modo che la distillazione sia il più regolare possibile.

Page 4: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

Il distillato può essere raccolto in tre frazioni:

Teste di distillazione

Frazione centrale

Code di distillazione

Accorgimenti:

Il pallone caldaia riempito massimo a

metà e presenza di frammenti di vetro,

pietra pomice, ecc. per evitare

un’ebollizione troppo tumultuosa.

Evitare assolutamente che il pallone-

caldaia vada a secco.

Page 5: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

ROTAVAPOR

Si può operare anche a pressione ridotta con una semplice pompa ad acqua, oppure con una pompa ad olio, nel caso in cui si abbia a che fare con sostanze che degradano alle alte temperature, oppure in tutti i casi in cui sia necessario distillare utilizzando temperature più basse.

Rientra nella distillazione semplice la

separazione da liquidi da solidi e/o

miscele con l’ausilio dell’evaporatore

rotante o rotavapor.

Page 6: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE FRAZIONATA

La distillazione frazionata può essere utilizzata nel caso in cui

sia necessario separare miscele di liquidi completamente

miscibili a temperatura di ebollizione molto ravvicinata.

Per descrivere il comportamento dei liquidi, in questo caso si

può utilizzare il seguente diagramma, nel quale viene riportato

l’andamento di ebollizione della miscela in funzione della

composizione.

Page 7: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE FRAZIONATA

In questo caso il comportamento è

tipico di miscele che formano soluzioni

ideali, che seguono la legge di Raoult:

PA= P°ANA

La tensione di vapore di una miscela di

due liquidi A e B è data dalla legge di

Dalton:

Ptot= PA+ PB = P°ANA+ P°BNB

La fase vapore risulterà più ricca della fase liquida

del componente più volatile.

Page 8: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE FRAZIONATA

Infatti se N1

A e N1B sono le frazioni molari di A e di B nella

fase vapore, la fase vapore risulterà più ricca della fase

liquida nel componente più volatile.

Se > 1 si avrà: >

Page 9: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE FRAZIONATA

Per ottenere la concentrazione nella fase vapore del componente più volatile e quindi la separazione dei liquidi a p.e. differente, si opera con una colonna di distillazione frazionata o di rettifica che si colloca tra il pallone di distillazione e il refrigerante.

La lunghezza della colonna dovrà essere sufficiente per assicurare la concentrazione nei vapori del componente più volatile e l’arricchimento del componente meno volatile nella fase liquida e quindi nel pallone caldaia.

Page 10: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

Deviazioni dalla legge di Raoult

Il comportamento di alcune miscele di liquidi

devia dalla legge di Raoult, e si possono avere

delle deviazioni positive o negative dalla legge di

Raoult, a seconda che la tensione di vapore della

miscela sia maggiore o minore rispetto a quella

calcolata.

Page 11: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

Deviazioni positive dalla legge di Raoult

Deviazioni positive si hanno quando le forze di attrazione

tra i componenti identici della miscela sono maggiori

rispetto a quelle esistenti tra i due componenti differenti.

In questo caso il comportamento della miscela è

descritto dal grafico seguente:

Page 12: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

Deviazioni positive dalla legge di Raoult

La miscela con minimo nel punto di ebollizione distilla a temperatura costante, perché liquido e vapore in equilibrio hanno la stessa composizione e viene chiamata miscela azeotropica (azeotropo) con minimo nel punto di ebollizione. Durante la distillazione frazionata di questa miscela (composizione diversa dal minimo) la miscela azeotropica passa nel distillato e nel residuo resterà il componente in eccesso.

Page 13: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

Deviazioni negative dalla legge di Raoult

Le deviazioni negative si hanno nel caso in cui le forze di

attrazione tra le molecole diverse dei due componenti la

miscela sono più forti di quelle esistenti tra le molecole di

ciascun componente.

In questo caso l’azeotropo resterà nel residuo.

Page 14: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE SOTTO VUOTO

La distillazione sotto vuoto o a pressione ridotta è necessaria

nel caso in cui si debbano separare liquidi altobollenti o liquidi

che si decompongono alla temperatura di ebollizione a

pressione normale.

Operando a pressione ridotta è possibile avere l’ebollizione

delle miscele a temperature più basse.

Page 15: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE SOTTO VUOTO

L’apparecchio per la distillazione sotto vuoto deve essere resistente al vuoto (vetro pyrex). E’ dotato di un pallone di Claisen, in cui viene inserito un tubo di vetro che termina con un capillare affilato, che serve per regolare l’ebollizione tramite un tubo di gomma posto sulla sommità del capillare, in cui viene fatta passare l’aria tramite una pinza di Mohr.

Inoltre è dotato di un collegamento per la pompa da vuoto e di un raccordo, chiamato “ragno”, che permette di raccogliere separatamente le frazioni di distillazione senza togliere il vuoto.

Page 16: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI

VAPORE

La distillazione in corrente di vapore è una tecnica di separazione che permette l’ebollizione di una miscela di solventi immiscibili con l’acqua a temperature più basse della temperatura di ebollizione dell’acqua stessa, con il vantaggio di poter essere distillate evitando eventuali decomposizioni dovute al calore.

Infatti, a temperatura costante, la pressione parziale di ciascun componente la miscela, nel caso in cui i componenti siano immiscibili, è uguale alla tensione di vapore del componente puro (non dipende dalla frazione molare). Come conseguenza ciascun componente evapora indipendentemente dagli altri.

Page 17: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE

La pressione totale Ptot è quindi uguale alla somma delle

tensioni di vapore dei componenti puri (indipendente

dalla loro concentrazione nella miscela).

Ptot = PA° +PB° +PC° +….

Per questo motivo la tensione di vapore della miscela è

sempre, indipendentemente dalla temperatura, maggiore

della tensione di vapore del componente più volatile.

Se il componente più volatile è l’acqua, la miscela bolle a

temperature di massimo 98°C.

Page 18: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE

La composizione del condensato dipende dalla

tensione di vapore dei componenti alla

temperatura di ebollizione della miscela e dal

loro peso molecolare.

Se si considera una miscela composta da due

componenti immiscibili A e B, se i vapori dei

componenti si comportano come gas ideali essi

seguono la legge dei gas.

Page 19: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE

Da cui risulta:

Da questa equazione si ricava che, anche composti che

abbiano una tensione di vapore molto bassa, possono

essere distillati, purché abbiano un peso molecolare

notevolmente più alto di quello dell’acqua.

Page 20: DISTILLAZIONE - people.unica.itpeople.unica.it/mariacristinacardia/files/2018/01/Distillazione.pdf · permette la separazione di liquidi o di solidi bassofondenti che fondono senza

L’apparecchio per la distillazione è costituito da un apparecchio per la distillazione simile a quelli già esaminati e da un generatore di vapore, che sia collegato al pallone di distillazione in maniera da creare un flusso di vapore continuo. Il distillato è normalmente costituito da due fasi, una fase organica e una acquosa che devono essere poi separate, per esempio tramite un imbuto separatore.