فيديو السؤال: تحديد موقع أنقى بخار للإيثانول في التقطير التجزيئي لمحلول الماء والإيثانول الكيمياء

نسخة الفيديو النصية

فصل خليط من الإيثانول والماء بالتقطير التجزيئي. ارتفعت قراءة الترمومتر في البداية، ثم استقرت عند 78 درجة سلزية تقريبًا، وهي درجة غليان الإيثانول، ويغلي الإيثانول في الخليط. خلال هذه المرحلة من عملية التقطير، أين تتوقع وجود أنقى بخار للإيثانول؟ (أ) قرب قمة العمود. (ب) في منتصف العمود. (ج) في قاع العمود. (د) موزع بالتساوي خلال العمود.

بشكل عام، التقطير هو إحدى الطرق المستخدمة لفصل المخاليط إلى مكوناتها بناء على درجة غليانها. والغليان هو التغير الفيزيائي الذي يحول السائل إلى غاز. أثناء التسخين، سيغلي أولًا السائل الذي له درجة غليان أقل. وسيتحول إلى غاز يمكن تكثيفه مرة أخرى إلى سائل وتجميعه. يحتوي الخليط في هذا السؤال على الإيثانول والماء. درجة غليان الإيثانول 78 درجة سلزية، ودرجة غليان الماء 100 درجة سلزية. لذلك، أثناء التقطير، سيغلي الإيثانول ويتحول إلى غاز أولًا.

الفرق بين درجتي غليان الإيثانول والماء صغير نسبيًّا. ولفصل المخاليط التي يكون للمكونات فيها فرق بسيط في درجة الغليان، لا بد من استخدام نوع من التقطير يسمى التقطير التجزيئي. التقطير التجزيئي هو نوع من التقطير تفصل فيه مكونات الخليط بالتتابع عن طريق تسخين الخليط، وتمرير الأبخرة الناتجة عبر عمود تجزئة، ثم تكثيفها، وتجميع السائل المكثف.

في الإعداد الموضح هنا، يسخن محلول الإيثانول والماء في دورق التقطير. في الجزء العلوي من دورق التقطير يوجد عمود تجزئة، وأعلى هذا العمود يوضع ترمومتر توجد بصيلته أمام فتحة المكثف مباشرة.

علمنا من السؤال أنه بمجرد بدء تسخين الخليط، ترتفع قراءة درجة حرارة الترمومتر في البداية. وعلمنا أيضًا أن قراءة الترمومتر في النهاية تصل إلى 78 درجة سلزية، وهي درجة غليان الإيثانول. تظل درجة الحرارة ثابتة عند 78 درجة سلزية لفترة. وخلال هذه المرحلة، يغلي الإيثانول في الخليط وتتصاعد الأبخرة من دورق التقطير إلى عمود التجزئة.

مع تصاعد الأبخرة إلى داخل العمود، تتكثف على الحبيبات الزجاجية وتكون قطرات سائل. ومع انتقال المزيد من الأبخرة إلى العمود، تزيد حرارة قطرات السائل وتتحول إلى بخار مرة أخرى. تتكرر دورة التكثيف والتبخر هذه مرارًا وتكرارًا مع استمرار تحرك الأبخرة لأعلى في عمود التجزئة.

في كل مرة تتكرر فيها عملية التبخر، تكون الأبخرة أكثر نقاء وتحتوي على المزيد من الإيثانول حتى تصبح الأبخرة في أنقى صورها عند أعلى عمود التجزئة. بعد ذلك، تمر أبخرة الإيثانول هذه إلى المكثف حيث تبرد، ومن ثم تتكثف بالكامل وتجمع في صورة سائل في دورق الاستقبال.

علمنا أنه خلال الفترة التي تظل فيها درجة الحرارة ثابتة عند 78 درجة سلزية، كان الإيثانول الموجود في الخليط يغلي وكان البخار الناتج عنه يمر عبر عمود التجزئة. ومع تكثيف بخار الإيثانول وإعادة تبخيره، نجد أنه كلما تحركنا لأعلى في عمود التجزئة يصبح أكثر نقاء. بالنظر إلى خيارات الإجابة إذن، يمكننا قول إن خيار الإجابة (أ) هو الخيار الصحيح. خلال مرحلة التقطير، التي تظل فيها درجة الحرارة ثابتة عند 78 درجة سلزية، يوجد أنقى بخار للإيثانول قرب قمة العمود.