Что можно отделить перегонкой

Методы разделения смесей и очистки веществ

Научные методы исследования химических веществ и превращений. Методы разделения смесей и очистки веществ.

Методы разделения смесей и очистки веществ

1. Разделение жидкостей

Перегонка – разделение жидкостей, различающихся по температуре кипения.

Перегонку проводят в приборе, состоящем из колбы Вюрца (или круглодонной колбы с газоотводной трубкой), прямого холодильника, колбы-приемника, аллонжа, термометра и нагревательного прибора. Смесь жидкостей нагревают в перегонной колбе до температуры кипения каждого компонента, пары отводят в холодильник и собирают сконденсировавшуюся жидкость в приемник, отдельно каждый компонент смеси.

Дистилляция – очистка воды от твердых примесей.

Загрязненную жидкость нагревают в перегонной колбе до температуры кипения, пары отводят в холодильник и собирают сконденсировавшуюся жидкость в приемник.

2. Разделение жидкостей и твердых веществ

Фильтрование – метод разделения жидкостей и твердых веществ.

Фильтрованием отделяют нерастворимые твердые вещества от жидкости.

Выпаривание – метод разделения жидкостей и твердых веществ.

Выпариванием отделяют воду от растворенных в ней веществ.

Декантация – с ливание жидкости с отстоявшегося осадка. К ней целесообразно прибегать в тех случаях, когда в сравнительно большом количестве жидкости находится немного твердого вещества, которое легко оседает на дно.

3. Разделение смесей твердых веществ

Сублимация (возгонка) — очистка твердых веществ, способных при нагревании переходить непосредственно из твердой фазы в газообразную, минуя жидкую фазу. Образующийся газ конденсируется охлаждаемой частью прибора. Сублимацию обычно проводят при температуре, близкой к температуре плавления вещества. Возгонкой можно очистить йод, серу, хлорид аммония.

Перекристаллизация. При повышенной температуре готовят насыщенный раствор очищаемого вещества, затем для удаления нерастворимых примесей раствор фильтруют через воронку для горячего фильтрования и охлаждают до низкой температуры. При понижении температуры растворимость вещества понижается, и основная часть очищаемого вещества выпадает в осадок, растворимые примеси остаются в растворе.

Хроматография. Метод разделения и анализа смесей веществ, который основан на распределении веществ между двумя фазами – неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент).

Источник

Способы разделения смесей

Для получения чистых веществ используют различные способы разделения смесей.

Процессы разделения смесей основаны на различных физических свойствах компонентов, образующих смесь.

Отстаивание

Отстаивание — это разделение неоднородной жидкой смеси на компоненты, путём её расслоения с течением времени под действием силы тяжести.

Отстаиванием можно разделить смесь нерастворимых в воде веществ, имеющих разную плотность.

Пример. Смесь из железных и древесных опилок можно разделить, если высыпать её в сосуд с водой (1), взболтать и дать отстояться. Железные опилки опустятся на дно сосуда, а древесные будут плавать на поверхности воды (2), и их вместе с водой можно будет слить в другой сосуд (3):

На этом же принципе основано разделение смесей малорастворимых друг в друге жидкостей.

Пример. Смеси бензина с водой, нефти с водой, растительного масла с водой быстро расслаиваются, поэтому их можно разделить с помощью делительной воронки:

Отстаиванием также можно разделить вещества, которые осаждаются в воде с различной скоростью.

Пример. Смесь из глины и песка можно разделить, если высыпать её в сосуд с водой (1), взболтать и дать отстояться. Песок оседает на дно значительно быстрее глины (2):

Этот способ используется для отделения песка от глины в керамическом производстве (производство глиняной посуды, красных кирпичей и др.).

Центрифугирование

Центрифугирование — это разделение неоднородных жидких смесей путём вращения.

Пример. Если компоненты неоднородной жидкой смеси очень малы, такие смеси разделяют центрифугированием. Такие смеси помещают в пробирки и вращают с большой скоростью в специальных аппаратах — центрифугах.

Перед центрифугированием частицы смеси распределены по объёму пробирки равномерно. После центрифугирования более лёгкие частицы всплывают наверх, а тяжёлые оседают на дно пробирки.

С помощью центрифугирования, к примеру, отделяют сливки от молока.

Фильтрование

Фильтрование — это разделение жидкой неоднородной смеси на компоненты, путём пропускания смеси через пористую поверхность. В роли пористой поверхности может выступать бумажная воронка, марля, сложенная в несколько слоёв, или любой другой пористый материал, способный задержать один или несколько компонентов смеси.

Фильтрованием можно разделить неоднородную смесь, состоящую из растворимых и нерастворимых в воде веществ.

Пример. Чтобы разделить смесь, состоящую из поваренной соли и песка, её можно высыпать в сосуд с водой, взболтать и затем эту смесь пропустить через фильтровальную бумагу. Песок остаётся на фильтровальной бумаге, а прозрачный раствор поваренной соли проходит через фильтр:

При необходимости, растворённую поваренную соль из воды можно выделить выпариванием.

Действие магнитом

С помощью магнита из неоднородной смеси выделяют вещества, способные к намагничиванию.

Пример. C помощью магнита можно разделить смесь, состоящую из порошков железа и серы:

Выпаривание. Кристаллизация

Выпаривание — это способ разделения жидких смесей путём испарения одного из компонентов. Скорость испарения можно регулировать с помощью температуры, давления и площади поверхности испарения.

Пример. Чтобы растворённую в воде поваренную соль выделить из раствора, последний выпаривают:

Вода испаряется, а в фарфоровой чашке остаётся поваренная соль. Иногда применяют упаривание, т. е. частичное испарение воды. В результате образуется более концентрированный раствор, при охлаждении которого растворённое вещество выделяется в виде кристаллов. Этот процесс получил название кристаллизации.

Дистилляция (перегонка)

Дистилляция (перегонка) — это способ разделения жидких однородных смесей путём испарения жидкости с последующим охлаждением и конденсацией её паров. Данный способ основан на различии в температурах кипения компонентов смеси.

Пример. При нагревании жидкой однородной смеси сначала закипает вещество с наиболее низкой температурой кипения. Образующиеся пары конденсируются при охлаждении в другом сосуде. Когда этого вещества уже не останется в смеси, температура начнёт повышаться, и со временем закипает другой жидкий компонент:

Таким способом получают, к примеру, дистиллированную воду.

Источник

Что можно отделить перегонкой

Химия

4.1.2. Научные методы исследования химических веществ и превращений. Методы разделения смесей и очистки веществ

Перегонка

Перегонка (дистилляция) – это процесс отделения жидкости от растворенных в ней твердых веществ или менее летучих жидкостей.

С помощью перегонки можно:

В зависимости от свойств разделяемых веществ перегонку используют три способа перегонки жидкостей:

Простая перегонка

Этот способ перегонки целесообразно применять для жидкостей с температурой кипения от 40 ºС до 150 ºС, т. к. выше 150 ºС многие вещества заметно разлагаются, а жидкости с температурой кипения ниже 40 о С перегоняются со значительными потерями.

Простая перегонка вещества при атмосферном давлении применяется в следующих случаях:

Установка для простой перегонки при атмосферном давлении

Основными частями прибора являются: перегонная колба с отводной трубкой (колба Вюрца) или круглодонная колба с насадкой, термометр, нисходящий холодильник, аллонж, приемник и нагревательный прибор

Перегонку ведут с такой скоростью, чтобы в течение секунды в приёмник попадало не более 1–2 капель дистиллята. Если жидкость содержит небольшое количество легколетучих примесей, то они предшествуют основной фракции в виде предгона. Предгон собирают в отдельный приёмник до тех пор, пока не установится постоянная температура кипения, а капли дистиллята станут прозрачными.

Перегонку нельзя проводить досуха, так как капли конденсата, попадая на сухое раскаленное стекло, могут вызвать его растрескивание. Процесс прекращают, когда в перегонной колбе останется 1-2% от общего объема перегоняемой жидкости, иначе колба может лопнуть или ее будет трудно отмыть от смолистого остатка.

Источник

Дробная перегонка: отбор голов, тела и хвостов самогона

Дробная перегонка самогона — это технология, которая позволяет получить качественный продукт в домашних условиях. Вне зависимости от исходного сырья, алкоголь необходимо готовить в несколько этапов. Полученная жидкость будет состоять их трех фракций, которые разделяют путем перегонки. Цель процедуры — убрать из самогона вредные примеси, которые могут становиться причиной острой интоксикации и принести непоправимый вред организму. На простых аппаратах применяется метод двойной перегонки.

Разделение самогона на фракции происходит в ходе химических реакций. В результате очищения первичного сырья от вредных примесей (отбора голов и хвостов) можно получить чистый крепкий алкоголь, который не будет отличаться по качеству от магазинной продукции. Однако, он будет безопасным к употреблению только в том случае, если при его приготовлении была соблюдена технология. Способы, как отбирать головы и хвосты самогона, схожи, но могут незначительно отличаться в зависимости от сырья, типа аппаратуры, температурного режима и других нюансов.

Фракции самогона

В составе этого напитка находятся несколько фракций, которые испаряются при разных температурах. Перегонка браги в самогон — ответственная процедура, от правильности ее проведения зависит качество и вкус продукта. Бражка — это спиртсодержащее вещество, но она состоит не только из этилового спирта, но также из примесей в виде сивушных масел и других вредных веществ. В процессе первой перегонки спирт очищается от нежелательных соединений, при второй — достигается необходимая крепость напитка.

При дробной перегонке самогона можно воздействовать на фракции методом нагревания. В результате фракционной очистки алкоголя получается напиток без примесей, но его объем будет меньшим, чем у исходного сырья. Рассчитывать количество чистого самогона можно по формуле перегонки:

Головы и хвосты самогона — это те составляющие, которые необходимо удалять. Основная фракция называется телом и состоит из очищенного спирта. Дистиллят получают в ходе двух последовательных перегонок. Отбор голов, тела и хвостов самогона происходит после того, как брага становится пригодной к употреблению. Это можно понять по измерениям специального прибора либо по вкусу — она теряет сладкий привкус.

Головы

Головы самогона — это первая фракция, которая состоит из вредных примесей. В ее состав входят метиловый спирт, ацетон, уксусный альдегид и другие вещества. У качественного самогона головы отделяются еще на стадии первой перегонки. Некоторые предпочитают пить брагу в чистом виде, не отсекая эту фракцию, но чувство быстро опьянения при ее употреблении на самом деле является острой интоксикацией, вредной для организма.

Правильно отбирать головы несложно. Главное — рассчитать количество голов, которые должны отделиться при первой перегонке. Их объем составляет около 10% всей жидкости.

Тело самогона

Для того, чтобы понять, что такое тело самогона, необходимо ознакомиться с техникой приготовления этого продукта. При первичной переработке под воздействием температур первой отделяется голова. Однако, жидкости нужна последующая обработка, в ходе которой выделяется очищенный спиртсодержащий напиток — он и представляет собой тело.

Хвосты

Отбор хвостов — последняя стадия перегонки самогона. Эти соединения непригодны к употреблению, поскольку содержат большое количество вредных веществ. Хвосты состоят не только из спирта, но и из сивушных масел, которые придают жидкости характерный мутный оттенок. Отсекать их очень просто — достаточно вовремя остановить процесс отделения тела самогона. В отличие от голов, хвосты могут использоваться для последующей переработки и добавляться в следующую брагу. Однако, повторная перегонка на самогонном аппарате не сможет повысить качество продукта.

Как отделить головы и хвосты у самогона

Дробная перегонка самогона заключается в своевременном отделении вредных примесей. Температура отбора голов и хвостов зависит от химических особенностей этих соединений. Так, муравьиноэтиловый спирт начинает закипать при 20,8 градусах, древесный спирт — при 64 градусах. Температура кипения этилового спирта, который составляет тело самогона, — 78,3 градусов. Если повысить ее до 90 градусов, начинают испаряться сивушные масла.

Методы отделения голов и хвостов могут отличаться в зависимости от сырья, но процесс проходит в несколько последовательных этапов.

Отбор голов и хвостов проводится при первой перегонке самогона. Вторичная перегонка необходима для получения более чистого самогона и практически не отличается от первого этапа.

По сахару

При дробной перегонке самогона стоит заранее рассчитать, какой объем составляет каждая фракция. Самый простой расчет количества голов можно провести, если известно точное содержание сахара. С 1 кг этого вещества при перегонке получается 60—100 мл голов. Некоторые предпочитают разделить это количество на 2 раза и отделить по половине во время первой и второй дистилляции.

По спирту

Отделение голов по сахару не всегда возможно, если изначально сахаристость браги не была точно определена. В таком случае во время первой перегонки их оставляют, а после процедуры измеряют количество чистого спирта при помощи приборов. Головы отделяют во время второй перегонки, их количество будет составлять 8—15% от объема абсолютного спирта.

По температуре

Один из методов, который используется в самогоноварении для отделения голов — это температурный режим. Эта фракция испаряется приблизительно при 65—68 градусах. При этой температуре и отбираются головы — они выделяются в виде капель. Затем режим повышают до 85 градусов и начинают отбирать тело самогона. Этот метод точный, но данные могут отличаться в зависимости от типа аппарата.

По запаху

Этим способом можно определить, в какой момент прекращает отделяться головная фракция. Эти примеси придают жидкости характерный неприятный запах, как только он исчезает — можно считать, что они удалены. Начинающим стоит ориентироваться не на запах продукта, а на вычисления, но этот метод может служить проверкой правильности цифр.

Что делать с хвостами самогона и как их отсечь

Собирать хвосты необходимо для получения более чистого алкоголя. Однако, эта фракция содержит около 40% этанола и может использоваться для последующей переработки. Есть несколько способов, как отделять хвосты при первой перегонке. После поднятия температуры до 85 градусов периодически проверяют, является ли выделяемая жидкость телом или уже представляет собой хвост и должна быть отделена:

Существует несколько мнений, что делать с хвостами, нужно ли их выбрасывать и куда девать их после первой перегонки. Эту фракцию можно добавлять в брагу при изготовлении следующей порции самогона либо оставить и использовать наружно (для растирок и компрессов). Отдельно ее не перегоняют повторно, поскольку процесс не улучшит химические свойства жидкости.

Отбор фракций при последующих перегонах

После первой перегонки получается спирт-сырец. Он не подходит для употребления внутрь, поскольку еще содержит достаточное количество примесей. Дробная перегонка спирта-сырца необходима, даже если фракции были частично разделены на первом этапе. Головы и хвосты при второй перегонке отделяются полностью, после чего алкоголь становится пригодным к употреблению. Головы удаляются по 50% при каждой перегонке, если изначально можно просчитать их количество, либо в полном объеме при повторной дистилляции.

В домашних условиях можно приготовить натуральный и безопасный самогон. Однако, для этого необходимо соблюдать технику безопасности и тщательно очищать жидкость от примесей. Новичкам стоит ориентироваться на числовые подсчеты.

Источник

Многие вещества на нашей планете не встречаются в чистом виде, потому ученые придумали множество методов разделения смесей. Некоторые смеси состоят из видимых невооруженному глазу частей. Но есть вещества, однородность которых сохраняется только до наступления особого состояния.

К примеру, из чего состоит гранит, видно всем, а вот структура молока становится явной только при его скисании. Ниже мы рассмотрим, как можно разделить смешанные вещества, и для чего применяется каждый из методов.

Способы разделения однородных смесей

Для выделения из готового состава растворенных компонентов принято использовать химические процессы. Разберем основные химические способы.

Выпаривание

В основу выпаривания заложены физические свойства компонентов смеси, а именно способность кипеть при разных температурах.

В ходе такого процесса состав можно разделить на жидкие и растворимые вещества. Например, вода и соль, или вода и сахар.

Выпариванием пользуются при необходимости выделения из имеющейся смеси только твердого ингредиента.

С температурами кипения отдельных веществ можно предварительно ознакомиться в справочниках по химии или физике. Данные представлены в наглядных таблицах.

Кристаллизация

Кристаллизацией называют процесс формирования кристаллов из стекол, газов, расплавов и растворов. Такую же формулировку применяют при образовании кристаллов с полученной структурой из кристаллов другого структурного класса, так называемые полиморфные превращения, либо при смене состояния вещества из жидкого на твердое кристаллическое.

Методом кристаллизации пользуются для выделения больших образований твердого вещества. Жидкость испаряется частично.

Раствор нагревают до определенной температуры и оставляют открытым на долгий период времени. При медленном испарении жидкости растворенное вещество выпадает в осадок в виде кристаллов. Таким методом в промышленных масштабах добывают соль из природной соленой воды.

Дистилляция (перегонка)

Метод перегонки основан на испарении летучих жидкостей, которые в дальнейшем превращаются в конденсат.

При нагревании раствора летучий компонент превращается в пар и оседает на стенках сосудов в виде капель конденсата.

Дистилляцию применяют в процессе опреснения морской воды, что очень актуально для стран с острой нехваткой питьевой воды.

Дистилляция – это основной метод переработки нефти, которая, по сути, является многокомпонентной смесью. В результате перегонки получают различные виды топлива.

Хроматография

Хроматография основана на способности поверхности определенных веществ с разной интенсивностью поглощать разделяемые компоненты.

Процесс можно рассмотреть на простом практическом примере – разделении красителей фильтровальной бумагой. При погружении конца полоски бумаги в раствор, растворители будут подниматься на разную высоту и с различной скоростью.

В промышленных масштабах фильтровальную бумагу заменяют углем, мелом, известняком и прочими веществами. Для разделения многокомпонентных растворов используют хроматографы. Они не только разделяют смеси, но и устанавливают их состав.

Методы разделения неоднородных составов

Для разделения нерастворимой группы смесей применяют несколько иные методики. Их задача заключается в отделении твердых нерастворимых частиц от жидкостей или твердых частиц другого вида.

Отстаивание

Это наиболее простой метод, который отличается тем, что в процессе отстаивания частицы, имеющие больший вес, чем вода, опускаются на дно сосуда.

Более легкие частицы наоборот всплывают на поверхность, где их потом и собирают.

Чем меньшего размера твердые компоненты, тем дольше длится отстаивание. Поэтому для ускорения очищения жидкости могут применять различные абсорбенты, адсорбенты и прочие химические катализаторы.

Фильтрование

Фильтрование часто используется совместно с отстаиванием. Для его осуществления понадобятся всевозможные фильтры.

Наиболее результативными являются вакуумные, дисковые и ленточные. Они задерживают твердые частицы и пропускают жидкость в емкость. Чем больше размер фильтра, тем быстрее будет происходить фильтрация.

Центрифугирование

Работа высокоскоростных центрифуг заключается в разделении особо устойчивых эмульсий.

При помощи центробежной силы компоненты смеси, имеющие индивидуальную густоту, разделяются через воронки в разные емкости. В этом и состоит суть центрифугирования.

Для газовых взвесей лучше использовать скоростные циклоны. Они собирают твердые частицы на электродах или стенках устройства.

Другие методы разделения

Отделить нужный компонент из имеющейся смеси можно и другими способами.

Приведем несколько примеров:

Сушка – тепловое удаление жидкости из смесей. После сушки остается только твердый состав. Часто применяется на производстве непосредственно перед упаковкой продукции.

Электрофорез – сложное явление, заключающееся в электрокинетическом перемещении дисперсных частиц в жидком или газообразном веществе под воздействием электрического поля. Электрофорез применяется для разделения и изучения состава смеси в молекулярной биологии, химии и биохимии.

Методов разделения смесей намного больше, нежели описано в этой статье. Существуют очень сложные способы, которые предназначены для выделения из состава веществ со схожими свойствами или имеющихся в критически малых количествах в гетерогенных и гомогенных смесях.

Источник