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Pour quel processus de séparation utiliserait-on le matériel de laboratoire représenté dans le schéma ci-dessous?
On nous interroge sur un processus de séparation, ce qui nous indique que le matériel de laboratoire est utilisé en même temps qu’un mélange et que le matériel de laboratoire est utilisé pour diviser le mélange en ses différents constituants. La figure montre un mélange liquide dans un ballon à fond rond X. Le mélange est chauffé. L’équipement comporte également un adaptateur sur lequel est monté un thermomètre. L’adaptateur est relié à l’équipement Y, que nous pouvons identifier comme étant un réfrigérant grâce à sa structure, qui se compose d’un tube en verre extérieur appelé gaine à travers lequel l’eau est autorisée à passer et d’un tube en verre intérieur. Enfin, nous voyons une autre forme d’adaptateur, qui se rétrécit et peut distribuer des liquides dans divers tubes à essai.
Le processus de séparation qui utilise ce montage est la distillation, une méthode de séparation des mélanges utilisant les différentes volatilités des constituants. Tout d’abord, le mélange est chauffé. Les constituants les plus volatils passent de liquide à gaz et sont ainsi expulsés. Ces vapeurs entrent dans l’adaptateur, passent le thermomètre, que nous pouvons utiliser pour identifier les vapeurs qui sont expulsées à ce instant-là en raison de leur point d’ébullition. Les vapeurs descendent ensuite dans le tube interne du réfrigérant. Ici, elles sont refroidies et condensées en liquide grâce à l’eau de refroidissement qui se déplace constamment à travers la gaine externe du réfrigérant. Ce liquide purifié est recueilli dans un tube à essai. Nous appelons ce liquide une fraction, car il ne s’agit que d’un constituant du mélange liquide d’origine.
Les étapes un à quatre sont répétées encore et encore à différents points d’ébullition à mesure que le mélange liquide est progressivement chauffé. Lorsque plusieurs fractions sont recueillies, comme le montrent les multiples tubes à essai, nous appelons le processus une distillation fractionnée. La distillation fractionnée est donc une méthode séquentielle de séparation des constituants d’un mélange, donnant de multiples fractions.
Parfois, à la deuxième étape, juste au-dessus du ballon, ou du ballon de distillation, un équipement supplémentaire est ajouté, appelé colonne de Vigreux. La colonne de Vigreux améliore la pureté des vapeurs et aide ainsi à séparer les différentes fractions les unes des autres. La question demandait : « Pour quel procédé de séparation utiliserait-on le matériel de laboratoire représenté dans le schéma ci-dessous ? » La réponse est la distillation fractionnée.
