Distilasi sederhana: proses dan contoh

Distilasi sederhana adalah suatu proses di mana uap yang dihasilkan dari cairan dibawa langsung ke kondensor, di dalamnya suhu uap jatuh dan terjadi kondensasi.

Ini digunakan untuk memisahkan komponen volatil dari komponen non-volatil yang ada dalam cairan. Ini juga digunakan untuk pemisahan dua cairan yang ada dalam larutan dengan titik didih yang sangat berbeda.

Distilasi sederhana bukan metode yang efisien untuk pemisahan dua cairan volatil yang ada dalam larutan. Ketika suhu meningkat melalui pasokan panas, energi kinetik molekul juga meningkat, yang memungkinkan mereka untuk mengatasi gaya kohesif di antara mereka.

Cairan yang mudah menguap mulai mendidih ketika tekanan uapnya sama dengan tekanan eksternal yang diberikan pada permukaan larutan. Kedua cairan berkontribusi pada komposisi uap yang terbentuk, keberadaan cairan yang lebih mudah menguap menjadi lebih besar; yaitu, yang memiliki titik didih terendah.

Oleh karena itu, cairan yang paling mudah menguap membentuk sebagian besar distilat yang terbentuk. Proses ini diulangi hingga mencapai kemurnian yang diinginkan atau konsentrasi semaksimal mungkin.

Proses distilasi sederhana

Dalam distilasi sederhana suhu suatu larutan dinaikkan sampai mencapai titik didihnya. Pada saat itu, terjadi transisi antara keadaan cair dan gas. Ini diamati ketika gelembung konstan dimulai dalam larutan.

Tim

Peralatan untuk melakukan penyulingan sederhana biasanya terdiri dari korek api atau selimut pemanas (lihat gambar); tabung kaca bundar tahan api dengan mulut kaca buram, untuk memungkinkan koplingnya; dan beberapa manik-manik kaca (beberapa menggunakan tongkat kayu) untuk mengurangi ukuran gelembung yang terbentuk.

Manik-manik kaca berfungsi sebagai inti pembentuk gelembung, yang memungkinkan cairan mendidih secara perlahan, mencegah panas berlebih yang menghasilkan pembentukan semacam gelembung raksasa; bahkan mampu mengeluarkan massa cairan dari balon distilasi.

Melekat ke mulut labu adalah adaptor kaca tahan api dengan tiga nozel, yang terbuat dari kaca buram. Mulut digabungkan ke labu destilasi, mulut kedua digabungkan ke kondensor dan mulut ketiga ditutup dengan menggunakan penghenti karet.

Pada gambar, rakitan tidak memiliki adaptor ini; dan sebaliknya, melalui steker karet yang sama, termometer dan konektor langsung ke kondensor ditempatkan.

Kondensor

Kondensor adalah alat yang dirancang untuk memenuhi fungsi yang ditunjukkan oleh namanya: untuk mengembun uap yang bergerak melalui bagian dalamnya. Dengan mulut atasnya disambungkan ke adaptor, dan pada mulut bawahnya terhubung ke balon tempat produk distilasi dikumpulkan.

Dalam hal gambar, mereka menggunakan (walaupun tidak selalu benar) sebuah silinder berskala, untuk mengukur volume yang disuling sekaligus.

Air yang bersirkulasi melalui selubung luar kondensor, masuk ke ini oleh bagian yang lebih rendah dan daun oleh bagian superior. Ini memastikan bahwa suhu kondensor cukup rendah untuk memungkinkan kondensasi uap yang dihasilkan dalam labu destilasi.

Semua bagian yang membentuk alat distilasi diperbaiki oleh klem yang terhubung ke penyangga logam.

Volume larutan yang akan didistilasi ditempatkan dalam labu bundar dengan kapasitas yang memadai.

Sambungan yang sesuai dibuat menggunakan grafit atau gemuk untuk memastikan bahwa penyegelan efisien, dan pemanasan larutan dimulai. Secara bersamaan saluran air melalui kondensor dimulai.

Pemanasan

Saat pemanasan balon distilasi berlangsung, peningkatan suhu diamati dalam termometer, hingga mencapai titik di mana suhu tetap konstan. Ini tetap demikian bahkan jika pemanasan berlanjut; kecuali semua cairan yang mudah menguap telah menguap sepenuhnya.

Penjelasan untuk perilaku ini adalah bahwa titik didih komponen yang lebih rendah dari campuran cairan telah tercapai, di mana tekanan uapnya sama dengan tekanan luar (760 mm Hg).

Pada titik ini, semua energi kalori dihabiskan dalam perubahan dari keadaan cair ke keadaan gas yang melibatkan berakhirnya gaya kohesi antar molekul cairan. Oleh karena itu, suplai panas tidak menyebabkan peningkatan suhu.

Produk cair dari distilasi dikumpulkan dalam labu, diberi label dengan benar, yang volumenya akan tergantung pada volume yang awalnya ditempatkan dalam labu destilasi.

Contohnya

Penyulingan air dan alkohol

Ada larutan alkohol dalam air 50%. Mengetahui bahwa titik didih alkohol adalah 78, 4 ° C dan titik didih air adalah sekitar 100 ° C, dapatkah alkohol murni dengan langkah distilasi sederhana kemudian diperoleh? Jawabannya adalah tidak.

Dengan memanaskan campuran alkohol-air, titik didih cairan yang paling mudah menguap pada awalnya tercapai; dalam hal ini, alkohol. Uap yang terbentuk akan memiliki proporsi alkohol yang lebih besar, tetapi akan ada juga keberadaan air yang tinggi dalam uap, karena titik didihnya serupa.

Cairan yang dikumpulkan dari distilasi dan kondensasi akan memiliki persentase alkohol lebih besar dari 50%. Jika cairan ini mengalami distilasi berturut-turut, larutan alkohol pekat dapat dicapai; tetapi tidak murni, karena uap akan terus menyeret air ke komposisi tertentu, membentuk apa yang dikenal sebagai azeotrope

Produk cair dari fermentasi gula memiliki persentase alkohol 10%. Konsentrasi ini dapat dibawa hingga 50%, seperti dalam kasus Wiski, dengan penyulingan sederhana.

Pemisahan cair-padat

Suatu larutan garam dalam air dibentuk oleh suatu cairan yang dapat volatisasi, dan suatu senyawa garam yang tidak mudah menguap, dididihkan tinggi.

Saat larutan didistilasi, air murni dapat diperoleh dalam cairan kondensasi. Sementara itu, di bagian bawah labu distilasi garam akan mengendap.

Alkohol dan gliserin

Ini memiliki campuran etil alkohol, dengan titik didih 78, 4 ºC, dan gliserin, dengan titik didih 260 ºC. Ketika mengalami distilasi sederhana, uap yang terbentuk akan memiliki persentase alkohol yang sangat tinggi, mendekati 100%.

Jadi Anda akan mendapatkan cairan suling dengan persentase alkohol, mirip dengan uap. Ini terjadi karena titik didih cairan sangat berbeda.