تعريف التقطير التجزيئي وأمثلة

التقطير التجزيئي هو عملية يتم من خلالها مكونات مادة كيميائية خليط يتم تقسيمها إلى أجزاء مختلفة (تسمى الكسور) وفقًا لأجزاءها المختلفة نقطة الغليان. يستخدم التقطير التجزيئي لتنقية المواد الكيميائية وفصل المخاليط للحصول على مكوناتها.

يتم استخدام هذه التقنية في المختبرات والصناعة ، حيث تتمتع العملية بأهمية تجارية كبيرة. تعتمد الصناعة الكيميائية والبترولية على التقطير التجزيئي.

الأبخرة من الغليان يتم تمرير الحل على طول عمود طويل ، يسمى عمود تجزئة. العمود معبأ بخرز من البلاستيك أو الزجاج لتحسين الفصل من خلال توفير مساحة أكبر للتكثف والتبخر. تنخفض درجة حرارة العمود تدريجيًا على طوله. المكونات ذات درجة الغليان الأعلى تتكثف على العمود وتعود إلى المحلول; مكونات ذات نقطة غليان أقل (المزيد متطايره) تمر عبر العمود ويتم جمعها بالقرب من الأعلى.

من الناحية النظرية ، يؤدي وجود المزيد من الخرزات أو الألواح إلى تحسين الفصل ، لكن إضافة الألواح يزيد أيضًا من الوقت والطاقة المطلوبين لإكمال التقطير.

يتم إنتاج البنزين والعديد من المواد الكيميائية الأخرى من النفط الخام باستخدام التقطير التجزيئي. يسخن النفط الخام حتى يتبخر. تتكثف أجزاء مختلفة عند درجات حرارة معينة. المواد الكيميائية في جزء معين هي هيدروكربونات بأعداد مماثلة من ذرات الكربون. من الساخن إلى البارد (أكبر الهيدروكربونات إلى الأصغر) ، قد تكون الكميات متبقية (تستخدم لصنع البيتومين) وزيت الوقود والديزل والكيروسين والنافتا والبنزين وغاز التكرير.

لا يمكن للتقطير التجزيئي فصل مكونات خليط من الإيثانول والماء تمامًا على الرغم من نقاط الغليان المختلفة للمادتين الكيميائيتين. يغلي الماء عند 100 درجة مئوية بينما يغلي الإيثانول عند 78.4 درجة مئوية. إذا تم غلي خليط الكحول والماء ، فسوف يركز الإيثانول في البخار ، ولكن إلى حد ما فقط ، لأن الكحول والماء يشكلان أزيوتروب. بمجرد أن يصل الخليط إلى النقطة التي يتكون فيها من 96 ٪ من الإيثانول و 4 ٪ من الماء ، يصبح الخليط أكثر تقلبًا (يغلي عند 78.2 درجة مئوية) من الإيثانول.

يختلف التقطير التجزيئي عن البسيط التقطير لأن عمود التجزيء يفصل المركبات بشكل طبيعي بناءً على نقاط غليانها. من الممكن عزل المواد الكيميائية باستخدام التقطير البسيط ، ولكنها تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة لأنه يمكن عزل "جزء" واحد فقط في كل مرة.

كيف تعرف ما إذا كنت تستخدم التقطير البسيط أو التقطير التجزيئي لفصل الخليط؟ التقطير البسيط أسرع وأبسط ويستخدم طاقة أقل ، ولكنه مفيد حقًا عند وجوده هو فرق كبير بين نقاط الغليان للكسور المطلوبة (أكثر من 70 درجة سيلسيوس). إذا كان هناك اختلاف بسيط في درجة الحرارة بين الكسور ، فإن التقطير التجزيئي هو أفضل رهان.

فيما يلي تحليل الاختلافات بين التقطير البسيط والكسري: