Загальна інформація
Застосування
Дистиляційний апарат
Дистиляція - це спосіб, що дає змогу розділяти суміші рідин, які складаються з рідин із різними температурами кипіння. Це використовують, наприклад, для виготовлення міцного алкоголю або для добування ефірних олій.
Але дистиляцію вже багато тисяч років використовують і для того, щоб добувати з морської води питну.
Отже, дистиляція - дуже давній і досі важливий та цікавий спосіб, який ми хочемо трохи докладніше дослідити в цьому досліді.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з поняттям випаровування як фазового переходу між рідким і газоподібним агрегатними станами та зі зворотним процесом - конденсацією. При цьому корисно, якщо вони знають, що різні речовини мають різні температури кипіння.
Принцип
- Під час нагрівання суміші рідин або розчину першою випаровується рідина з найнижчою температурою кипіння
- Так можна цілеспрямовано розділяти рідини/речовини з різними температурами кипіння
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Якщо нагрівати розчини або суміш рідин, які мають різні температури кипіння, то першою випаровується рідина з найнижчою температурою кипіння. Якщо вловити пару й дати їй знову сконденсуватися, ти цілеспрямовано вилучив цю рідину із суміші.
Завдання
- Спершу готують розчин води й синього барвника.
- Потім розчин нагрівають, вловлюють водяну пару й дають їй сконденсуватися.
Правила безпеки
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
- Працюючи з бутановим пальником і гарячою водою, треба бути особливо обережним.
Теорія
Цим дослідом дуже добре можна експериментально продемонструвати дистиляцію як спосіб розділення речовин із різними температурами кипіння з розчинів або сумішей рідин. Крім того, можна ввести або унаочнити поняття 'кипіти', 'конденсуватися' та 'дистильована вода'.
У цьому досліді готують розчин води й барвника патентованого синього. Температура кипіння води становить 100°C, саме тут відбувається фазовий перехід із рідкого агрегатного стану в газоподібний. Барвник патентований синій має значно вищу температуру кипіння, тож він не випаровується разом із водою.
На стінці дистиляційної насадки водяна пара охолоджується, конденсується й стікає як чиста вода в колбу Ерленмейера - так званий приймач.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Дистиляційна насадка, боросилікат, GL 18/8 | 35902-15 | 1 | 2 | Круглодонна колба, боросилікат, 250 мл, GL 25 | MAU-27220002 | 1 | 3 | Колба Ерленмейера, широкогорла, 100 мл | 46151-00 | 1 | 4 | Лабораторний термометр, -10...+250 °C, l=300 мм, занурювана частина 50 мм | 38065-00 | 1 | 5 | Підставка для штатива Бунзена, 210x130 мм, h=750 мм | 37694-00 | 1 | 6 | Прямокутний затискач | 37697-00 | 2 | 7 | Універсальний затискач | 37715-01 | 2 | 8 | Кільце із затискачем, внутр. діам. 10 см | 37701-01 | 1 | 9 | Дротяна сітка з керамікою, 160 x 160 мм | 33287-01 | 1 | 10 | Бутановий пальник з картриджем, 220 г | 32180-00 | 1 | 11 | Мензурка, низька, 400 мл | 46055-00 | 1 | 12 | Воронка, лабораторне скло, верхня частина d = 80 мм | 34459-00 | 1 | 13 | Ложка-шпатель, сталь, l = 180 мм | 46950-00 | 1 | 14 | Скляний стрижень, l=200 мм, d=5 мм | 40485-03 | 1 | 15 | Патентований синій V, 25 мл | 48376-05 | 1 | 16 | Мікрошпатель-ложка, сталь, l = 150 | 33393-00 | 1 | 17 | Кульки для кипіння, 200 г | 36937-20 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання
- Спершу наповнюють мензурку на 400 мл приблизно 100 мл води.
- Потім мікрошпателем додають невелику кількість патентованого синього й розчиняють його, перемішуючи скляним стрижнем, як видно на рис. 1. Барвник дуже інтенсивний, тому достатньо кількох кристаликів. Патентований синій - водорозчинний харчовий барвник, безпечний для організму, бо повністю виводиться з нього.
Рисунок 1
Виконання
- Установку складають за рис. 2.
- У круглодонну колбу на 250 мл кладуть кілька кульок для кипіння й наливають через воронку синій розчин.
- Розчин нагрівають бутановим пальником доти, доки в колбі Ерленмейера не збереться добре помітна кількість чистої води. Розчин у круглодонній колбі не має випаруватися повністю.
Рисунок 2
Опрацювання результатів
Опрацювання результатів (1/3)
Схема досліду
- Під час розчинення патентованого синього у воді утворюється синій розчин. Коли цей розчин нагрівати в круглодонній колбі, через деякий час можна спостерігати утворення бульбашок. Вода починає кипіти.
- На термометрі у верхній частині дистиляційної установки можна зчитати температуру кипіння. Вона становить майже 100°C (температура чистої води).
- Якщо взяти дуже розведений розчин патентованого синього, розчин темнішає, бо через випаровування води концентрація патентованого синього в розчині зростає.
Опрацювання результатів (2/3)
Питання
Питання
Питання
Опрацювання результатів (3/3)
Підсумок результатів досліду. Щоб розділити розчини або суміші рідин, застосовують ____. Речовини з різними ____ завдяки цьому випаровуються за різних температур. Вода кипить за ____ і перетворюється на водяну пару, а синій барвник має набагато ____ температуру кипіння. Чиста водяна пара в дистиляційній насадці через охолодження знову ____, і ми одержуємо ____ воду без синього барвника.