Kami menjelaskan apa itu distilasi, contoh metode pemisahan ini dan jenis distilasi yang dapat digunakan.
Apa itu distilasi?
Distilasi disebut sebagai metode pemisahan fasa, yang merupakan salah satu cara pemisahan campuran. Distilasi terdiri dari penggunaan dua proses fisik yang berurutan dan terkontrol: penguapan dan kondensasi, menggunakannya secara selektif untuk memisahkan komponen a campuran biasanya dari tipe yang homogen, yaitu, di mana komponennya tidak dapat dibedakan dengan mata telanjang.
Campuran yang dapat dipisahkan menjadi komponen-komponennya masing-masing menggunakan distilasi dapat mengandung dua cairan, sebuah padat dalam cairan atau bahkan gas smoothie. Metode pemisahan ini didasarkan pada perbedaan titik didih (sifat inheren dari urusan, Apakah yang suhu ke mana Tekanan uap cairan sama dengan tekanan di sekitar cairan) zat yang berbeda. Substansi yang paling rendah Titik didih memiliki, maka zat ini akan mengembun di wadah lain, dan itu akan relatif murni.
Dengan cara ini, agar penyulingan dilakukan dengan benar, kita harus merebus campuran sampai mencapai titik didih salah satu zat komponen, yang kemudian akan menjadi uap dan dapat dibawa ke wadah yang didinginkan, di mana ia mengembun dan menjadi cair kembali.
Zat penyusun lainnya, di sisi lain, akan tetap berada di dalam wadah tanpa perubahan; tetapi dalam kedua kasus kita akan memiliki zat murni, bebas dari campuran awal.
Hukum Raoult
Ketika kita memiliki campuran cairan yang ideal (campuran di mana interaksi antara partikel berbeda dianggap sama dengan interaksi antara partikel yang sama) Hukum Raoult terpenuhi.
Hukum ini menyatakan bahwa tekanan uap parsial setiap komponen dalam campuran gas sama dengan tekanan uap komponen murni dikalikan dengan fraksi molnya dalam campuran cair.
Jadi, tekanan uap total adalah jumlah dari tekanan parsial komponen-komponen campuran dalam fase gas. Di sisi lain, fraksi mol suatu komponen dalam campuran adalah ukuran konsentrasinya yang tidak berdimensi. Besaran-besaran tersebut di atas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
Di mana:
- px kamu py adalah tekanan parsial komponen x dan kamu masing-masing dalam campuran uap yang mengelilingi campuran cair.
- px * dan py * adalah tekanan uap komponen x dan Y.
- xx kamu xy adalah fraksi mol komponen x dan kamu dalam campuran cair.
- nx kamu ny adalah jumlah zat komponen x dan kamu dalam campuran cair.
Hukum Raoult di atas berlaku untuk campuran ideal (yang merupakan model yang dibuat oleh manusia untuk menyederhanakan studi), tetapi dalam kenyataannya hukum ini mengalami penyimpangan ketika campuran nyata.
Jadi, jika partikel yang berbeda dalam campuran memiliki gaya antarmolekul yang lebih kuat daripada partikel dalam cairan murni, maka tekanan uap campuran lebih kecil dari tekanan uap cairan murni, yang menghasilkan penyimpangan negatif dari Hukum oleh Raoult.
Sebaliknya, jika gaya antarmolekul antara partikel-partikel dalam cairan murni lebih besar daripada gaya antar partikel dalam campuran, partikel-partikel dalam campuran akan lebih mudah lepas ke fase uap, sehingga tekanan uap campuran akan lebih besar, menghasilkan penyimpangan positif dari hukum Raoult
Ketika ingin mendistilasi campuran azeotrop (misalnya etanol dan air), perlu ditambahkan beberapa komponen (dalam hal ini benzena) agar azeotrop tersebut dimodifikasi dan dengan cara ini dapat memisahkan komponen-komponen dari azeotrop tersebut. campuran. Azeotrop adalah campuran cair dengan komposisi tertentu yang ketika mendidih, uap yang dihasilkan memiliki komposisi campuran yang sama (sehingga komponen campuran azeotropik tidak dapat dipisahkan dengan distilasi sederhana atau fraksional).
Azeotrop memiliki suhu didih yang ditentukan, misalnya pada tekanan 1 atm, etanol mendidih pada 78,37 ° C dan air mendidih pada 100 ° C, sedangkan azeotrop etanol-air mendidih pada 78,2 ° C. Campuran azeotropik memiliki penyimpangan negatif atau positif dari Hukum Raoult sebagai kasusnya.
Jenis distilasi
Distilasi dapat terjadi dengan berbagai cara:
- Distilasi sederhana. Yang paling dasar terdiri dari mendidihkan campuran sampai komponen yang berbeda dipisahkan. Ini adalah metode pemisahan yang efektif ketika titik didih komponen campuran sangat berbeda, (idealnya mereka harus memiliki perbedaan setidaknya 25 ° C, jika tidak, itu tidak menjamin kemurnian total zat suling).
- Distilasi fraksional. Hal ini dilakukan melalui kolom fraksinasi, yang terdiri dari pelat yang berbeda di mana penguapan dan kondensasi berlangsung berturut-turut, menjamin kemurnian yang lebih besar dalam komponen yang dipisahkan.
- Distilasi vakum. Dengan mengurangi tekanan sampai ruang hampa dihasilkan, proses dikatalisis untuk mengurangi titik didih komponen, karena beberapa memiliki titik didih yang sangat tinggi yang dapat dikurangi ketika tekanan sangat dikurangi dan dengan demikian mempercepat proses distilasi.
- Distilasi azeotropik. Distilasi diperlukan untuk memecahkan azeotrop, yaitu campuran yang zat-zatnya bersifat satu, bahkan berbagi titik didih, sehingga tidak dapat dipisahkan dengan distilasi sederhana atau fraksional. Untuk memisahkan campuran azeotropik perlu dilakukan modifikasi kondisi pencampuran, misalnya dengan menambahkan beberapa komponen pemisah.
- Distilasi uap. Komponen volatil dan non-volatil dari campuran dipisahkan dengan injeksi langsung uap air.
- Distilasi kering. Ini terdiri dari pemanasan bahan padat tanpa kehadiran pelarut cairan, memperoleh gas dan kemudian mengembunkannya dalam wadah lain.
- Distilasi ditingkatkan. Juga disebut distilasi alternatif atau reaktif, itu disesuaikan dengan kasus-kasus tertentu dari campuran yang sulit untuk dipisahkan atau yang memiliki titik didih yang sama.
Contoh destilasi
- Pemurnian minyak. Pemisahan berbagai hidrokarbon hadir di Minyak bumi Hal ini dilakukan dengan distilasi fraksional, menyimpan dalam lapisan yang berbeda atau kompartemen terpisah dari kolom distilasi setiap senyawa yang berasal dari pemasakan minyak mentah. Gas-gas ini naik dan mengembun di lapisan atas kolom, sementara zat yang lebih padat seperti aspal dan parafin tetap berada di lapisan bawah.
- Retak katalitik. Ini adalah nama yang diberikan untuk distilasi vakum tertentu dalam pengolahan minyak, menggunakan menara vakum untuk memisahkan gas dari memasak mentah. Dengan demikian, pendidihan hidrokarbon dipercepat dan proses. Cracking adalah jenis distilasi destruktif, di mana hidrokarbon yang lebih besar dipecah (pada suhu tinggi dan menggunakan katalis) menjadi hidrokarbon yang lebih kecil, yang memiliki titik didih lebih rendah.
- pemurnian etanol. Untuk memisahkan alkohol Seperti etanol dari air selama produksinya di laboratorium, distilasi azeotropik digunakan, menambahkan ke dalam campuran benzena atau komponen lain yang mendorong atau mempercepat pemisahan, dan yang kemudian dapat dengan mudah dihilangkan tanpa mengubah komposisi kimia dari produk.
- Pengolahan batubara. Untuk mendapatkan bahan bakar organik cair, batu bara atau kayu digunakan dengan cara distilasi kering, sehingga gas yang dikeluarkan di pembakaran.
- Termolisis garam mineral. Melalui distilasi kering, berbagai zat mineral dengan utilitas industri tinggi diperoleh, dari emanasi dan kondensasi gas yang diperoleh dengan membakar garam mineral.
- yang alembi. Ini adalah nama yang diberikan untuk perangkat yang ditemukan pada zaman kuno Arab, yang tujuannya adalah untuk menghasilkan parfum, obat-obatan, dan alkohol dari buah-buahan yang difermentasi. Dalam pengoperasiannya, prinsip distilasi digunakan: zat dipanaskan dalam ketel kecil dan gas yang dihasilkan didinginkan dalam kumparan yang mengarah ke wadah lain tempat cairan yang dihasilkan dari kondensasi gas tersebut dikumpulkan.
- Produksi parfum. Distilasi uap digunakan untuk mendapatkan wewangian, merebus air bersama dengan bunga yang diawetkan, untuk menghasilkan gas dengan bau yang diinginkan dan yang, bila dikondensasi, kemudian dapat digunakan sebagai cairan dasar dalam parfum.