単蒸留は、液体から生成された蒸気がコンデンサーに直接送られ、そこで低温蒸気と凝縮が行われるプロセスです。
液体中に存在する不揮発性成分から揮発性成分を分離するために使用されます。また、沸点が大きく異なる溶液中に存在する2つの液体の分離にも使用されます。
単純な蒸留の基本的なセットアップ。出典：Pixabay
単純な蒸留は、溶液中に存在する2つの揮発性液体を分離する効率的な方法ではありません。熱を供給することにより温度が上昇すると、分子の運動エネルギーも増加し、分子間の凝集力を克服することができます。
揮発性液体は、その蒸気圧が溶液の表面に加えられた外圧と等しいときに沸騰し始めます。両方の液体が形成される蒸気の組成に寄与し、揮発性の高い液体の存在が大きくなります。つまり、最も沸点が低いものです。
したがって、揮発性の高い液体が、形成される留出物の大部分を占めます。このプロセスは、望ましい純度または可能な限り高い濃度に達するまで繰り返されます。
簡単な蒸留プロセス
単蒸留では、沸騰するまで溶液の温度を上げます。その瞬間、液体状態から気体状態への遷移が発生します。これは、ソリューションで一定のバブリングが始まるときに観察されます。
装置
単蒸留装置は通常、バーナーまたは加熱ブランケットで構成されます（画像を参照）。すりガラス状の口を備えた丸い耐火ガラス製フラスコ。形成される気泡のサイズを小さくするために、いくつかのガラスビーズ（いくつかは木の棒を使用します）。
ガラスビーズは気泡形成核として機能し、液体がゆっくりと沸騰することを可能にし、過熱を回避して一種の巨大気泡を形成します。蒸留フラスコから大量の液体を排出することもできます。
フラスコの口に取り付けられているのは、すりガラス製の3つの口を持つ耐火ガラスアダプターです。一方のネックは蒸留フラスコに取り付けられ、2番目のネックはコンデンサーに取り付けられ、3番目のネックはゴム栓を使用して閉じられます。
写真では、マウントにこのアダプターがありません。代わりに、温度計とコンデンサーへの直接コネクターが同じゴム製ストッパーを介して配置されています。
コンデンサー
復水器は、その名前が示す機能を実行するように設計された装置です。それを通過する蒸気を凝縮します。その上部の口を通してそれはアダプターに連結されており、その下部の口を通してそれは蒸留生成物が収集されるバルーンに接続されている。
画像の場合、彼らは（常に正しいとは限りませんが）メスシリンダーを使用して、一度に蒸留量を測定します。
復水器の外側ジャケットを循環する水は、下部から入り、上部から出ます。これにより、凝縮器の温度が、蒸留フラスコで生成された蒸気の凝縮を可能にするのに十分なほど低くなります。
蒸留装置を構成するすべての部品は、金属サポートに接続されたクリップで固定されています。
蒸留に供される溶液の体積は、適切な容量の丸底フラスコに入れられる。
グラファイトまたはグリースを使用して適切な接続が行われ、効率的な密閉が確保され、溶液の加熱が始まります。同時に、復水器を通る水の通過が始まります。
暖房
蒸留フラスコを加熱すると、温度が一定に保たれるポイントに達するまで、温度計で温度の上昇が観察されます。これは、加熱が継続してもそのままです。すべての揮発性液体が完全に蒸発しない限り。
この動作の説明は、液体混合物の沸点が最も低い成分の沸点に達し、その蒸気圧が外部圧力（760 mm Hg）に達したことです。
この時点で、すべての熱エネルギーは、液体状態から気体状態への変化に費やされます。これには、液体の分子間凝集力の終了が含まれます。したがって、熱の供給は温度の上昇にはつながりません。
蒸留の液体生成物は、適切にラベルが付けられたフラスコに収集されます。その容量は、蒸留フラスコに最初に配置された容量に依存します。
例
水とアルコールの蒸留
水溶液に50％のアルコールがあります。アルコールの沸点が78.4°Cで水の沸点が約100°Cであることを知っている場合、単純な蒸留ステップで純粋なアルコールを取得できますか？答えはいいえだ。
アルコールと水の混合物を加熱することにより、最初に最も揮発性の高い液体の沸点に達します。この場合、アルコール。形成された蒸気はアルコールの割合が高くなりますが、沸点が類似しているため、蒸気中に水分が多く存在します。
蒸留および凝縮から収集された液体は、50％を超えるアルコールのパーセンテージを持ちます。この液体を連続的に蒸留すると、濃縮アルコール溶液が得られます。純粋ではないが、蒸気は水を特定の組成に引き込み続け、共沸混合物として知られるものを形成するため
砂糖の発酵の液体製品は、アルコールの割合が10％です。ウイスキーの場合のように、簡単な蒸留で50％にすることができるこの濃度。
液固分離
水中の塩の溶液は、揮発することができる液体と高沸点の不揮発性化合物、すなわち塩で構成されています。
溶液を蒸留することにより、凝縮液中に純水を得ることができる。その間、蒸留フラスコの底で塩が沈殿します。
アルコールとグリセリン
沸点が78.4℃のエチルアルコールと、沸点が260℃のグリセリンの混合物があります。単純な蒸留を行うと、形成される蒸気のアルコールの割合は非常に高くなり、100％に近くなります。
したがって、水蒸気と同様の割合のアルコールを含む蒸留液が得られます。これは、液体の沸点が大きく異なるために起こります。
参考文献
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