Distilarea reprezin tă cel mai important și utilizat proces de separare și purificare pentru substan țele [622496]

DISTI LAREA
Distilarea reprezin tă cel mai important și utilizat proces de separare și purificare pentru substan țele
lichide, a tât în pra ctica d e labo rator cât și industrial ă a chim iei organ ice. Distilare a constă în tran sformarea
substantei lichide în v apori și condensarea acestor vapori cu aj utorul uno r dispozitive de r ăcire (re frigerenți)
adecvate. F enomenul constând în m iscarea u nei singure faze (d e vapori), se num ește distilare în
echicurent . Dacă o parte din condensat se întoarce în balon, deci se m ișcă în sens contrar cu vaporii, se
vorbește de distilare în contracurent . Acest tip de dis tilare se realizeaz ă în coloan e de distilare și poartă
numele de rectifica re.
Separarea și purificarea lich idelor pe aceas tă cale se bazazea pe diferen ța de vola tilitate a dif eritelor
lichide și pe faptul cunoscut , ca în tim pul distilării unei su bstanțe pure, tem peratura de distilare r ămâne
constantă, dacă presiunea nu variaz ă.
Eficacita tea unei dis tilări depinde de m ai mulți factori, dintre car e, cei m ai importan ți sunt :
diferența presiunilor de vapori a com ponentelor li chide, posibilitatea de form are eventual ă a unor
amestecuri azeotrope, volum ul probei de distilare, tipu l și mărimea instala ției folosite, acu ratețea cu care
este condus ă distilarea.
DISTILAREA SIMPL Ă
Distilare a simplă (nefracționară) este utiliza tă în practica de laborato r a chimiei organ ice, în cazul în
care lichidu l de distilat con ține practic doar o singur ă component ă volatilă, care trebuie purificat ă sau
pentru a separa un solvent dintr-o solu ție pe care aceas ta o form ează cu o substan ță nevolatilă.

Principiile fiz ice ale separ ării pr in distilare :

La distilarea unui am estec binar, presiunipe par țiale ale com ponentelio p A și pB , res pectă legea lui Raoult
(caz ideal) :

p A = p AxA unde p A , p B = presiunile de vapori ale componen ților puri A și B
p B = p BxB iar x A , x B = fracția molară a com pușilor A și B în lic hid

Dat f iind că, în cazu l unui am estec binar „x B = 1-xA”, pentru raportu l presiunilor par țiale se poate scrie :

AA
BA
BA
xx
pp
pp
−⋅=1

Presiunile par țiale p A și pB sunt legate de presiunea total ă „p” prin inte rmediul f racțiilor m olareale ale celo r
doi com ponenți în faza de vapori y A și yB.
p A = py A ; p B = py B = p(1-y A)

introdu când în re lația de m ai sus obținem :

AA
BA
AA
xx
pp
yy
−⋅=− 1 1
Considerând nota țiile x și y fără indice a fi frac țiile com ponentului volatil și notând raportul presiunilor de
vapori a componen ților (presiunea de vapori relativ ă) ecuația de m ai sus va deveni :
xx
yy
−=− 1 1α , α=
BA
pp

Ecuația ara tă relația dintre concentra țiile relative ale co mponentul ui volatil în faza gazoas ă,
respectiv în cea lich idă. Se poate observa c ă, deosebiri în com ponența fazei gazo ase și celei lichide apar
numai dacă 1≠α .
Num ai în acest caz este posibil ă o separare prin distilare.
Conținutul în com ponenta volatil ă a fazei gazo ase crește cu a tât mai mult cu câ t este mai mare „α”,
adică cu cât se deosebesc presi unile de vapori ale com ponenților pur i. Ecuația de mai sus red ă înbogățirea
fazei gazoas e în com ponenta volatil ă la o singur ă evaporare.
acă substanțele nu au vo latilita te suf icient de d iferențiată, separarea lor n u se poate r ealiza pr intr-o
singură evap orare și con densare, fiin d necesar ă repetarea de m ai multe ori a acestei opera ții. Ac est lucru se
poate r ealiza în coloan ele de distila re (distilare f racționară, rectificare).
Faptul dac ă este suficien tă sau nu o singur ă distilare pentru separarea componen ților, este dif icil de aprec iat
de un încep ător. Adesea se supraap reciază posibilita tea dis tilării sim ple. Ca o regul ă generală (empiric ă), se
poate spune c ă distilarea sim plă nu es te eficientă dacă temperaturile de fi erbere ale componen ților nu difer ă
cel puțin cu 800 C.

Efectuarea distil ării simple:

Distilare a simplă se face în lim ita tem peraturilo r cupr inse între 400C și 1500C. Sub stanțele care au
temperatură de fierbere peste 1500C se pot descompune , iar cele cu temperaturi de fierbere pân ă la 400C se
distilă cu pierderi m ari într-un distilor obi șnuit.
În tim pul distilării unei substan țe lichide ce con țin și mici cantități de impurit ăți, temperatura d e
distilare cre ște la în ceput m ai încet sa u mai rapid, până când atinge un punct la care se m enține constant ă și
unde trece m area m ajoritate a substan ței cce trebuie dis tilată (purificat ă).
Creșterea ulterioar ă a temperaturii ar indica faptul c ă distilarea com pone ntei pr incipale s-a term inat,
urmând distilarea eventu alelo r impurități, cu pun cte de fierb ere ceva m ai ridicate. De obicei aceas tă creștere
este preced ată de o sc ădere relativ brusc ă, de scurt ă durată, a tem peratu rii, care m archează sfârșitul
contactului vaporilor componentei prin cipale cu rezervorul term ometrului. Reprezentând grafic o astfel de
distilare, la care s e urmărește creșterea tem peraturii T în func ție de volumul de distilat V, se ob ține cu rba
cu trei yone distincte:

Porțiunea „ab” rep rezintă capul distil ării, alcătuit d in
impuritățile volatile ; por țiunea„bc” mijloc de distila re,
reprezintă substanța pură cu punct de fierbe re constant ; iar
porțiunea „cd” reprezint ă coada de distil ăre alcătuită din
impurități mai puțin vola tile.
În m od practic, în cazul distil ării simple, în ca re se urmărește
doar recup erarea solven tului, pen tru a putea sep ara substan ța
solidă pe care aces ta a solv it-o, distilarea se întrerup e în
mom entul în care s-a ajuns la punctul „c” din grafic,astfel c ă
nu se m ai pune problem a unei cozi de distilare. Acea și situație
este va labilă și în cazu l în care s-a urm ărit doar pur ificarea
unei substan țelichide care con ține num ai urm e de i mpurități
mai volatile, alături de impurit ăți mai puțin vola tile.

Aparatura folosit ă:
a.) sursă de încălzire: care poate fi o baie de ap ă (în cazul lichid elor care fierb pân ă la 800C), o baie de
aer (pâln ia Babo), b ăi de nisip, de ulei de aliaj Wood ( 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn, 12,5% Cd) sau o
manta electric ă de încălzire, pentru tem peraturile m ai ridicate. B ăile de ulei și de aliaj au avanta jul
unei în călziri mai unif orme. Încălzirea se poate reali za cu ajutorul unui re șou electric sau a unui bec
de gaz instalat sub o sit ă de azbes t, lăsând un spa țiu de 2-3 mm între aceasta și fundul balonului
de sticlă.

b.) Blazul de d istilare: rep rezentat de un balon W urtz, prevăzut cu un term ometru, al cărui rezervo r de
mercur trebuie s ă fie situat cu ap roximativ 5mm m ai jos decât nivelul tu bului lateral al balonu lui. În
locul ba lonului W urtz se poate f olosi și un balon cu fund rotund la care se adaug ă unul din
dispozitivele de dist ilare. Cea m ai simplă și prac tică soluție o reprez intă folosirea unui balon cu fund
rotund cu șlif , căruia i se ata șează un dispozitiv Wurtz de distilare. Se evit ă în acest mod opera ția de
găurire a dopurilor și inconvienen tele ce apar în cazu l unor solven ți care detelio rează dopurile de
cauciuc sau plut ă.
c.) Sistem ul de răcire pentru condensarea vapor ior: care poate fi în func ție de tem peratura vaporilor, un
refrigerent Liebig descendent , pentru lichidele cu punct de fierbere pân ă la 120-1300C sau un
refrigerent de aer descendent pentru lichidele cu punct de fierbere m ai ridicat de 130-1400C.
Utilizare a refrigeren tului Liebig r ăcit cu apă de la robinet la 10-200C pentru lichide cu puncte de
fierbere ridicate ridicate (peste 1300C) se pot solda cu spargerea aces tora datorit ă șoculu term ic prea
putern ic. În cazul utiliz ării unui balon sim plu cu șlif și cu dis pozitiv W urtz de distilar e, se utilize ază
un ref rigerent Lieb ig cu șlif, iar dacă balonu l nu are dispo zitiv Wurtz, se utilizea ză un refri gerent
Liebig prev ăzut cu cap Wurtz de dis tilare.
d.) Vasul de co lectare: a dis tilatulu i poate fi un pah ar în cazul lic hidelo r nevo latile și neinflamabile. În
cazul lichid elor volatile și inflamabile sau tox ice se f olosește un balon cu șlif fixat la cap ătul
refrigerentului cu o alon jă prevăzută la am bele capete cu șlifuri și cu o deschidere tubular ă laterală
care p ermite atașarea unui tub d e cauciuc prin inte rmediul căruia, urm ele de vapori volatili sau
toxici sunt conduse sub ni șă sau spre canalul de scurgere al apei, c are le va antrena. În locul
balonului cu șlif se poate utiliza și un flacon conic de vid legat cu o alonje sim plă de ref rigerent sau
un balob Wurtz legat cu un dop direct la refrigerent.

Efectuarea distil ării : se poate realiza cu ajutorul unei instala ții ca în f igura alăturată :
În lips a unei aparaturi cu șlif, se utilizeaz ă clasicul balon W urtz legat de un refrigerent Liebig descendent,
care la rând ul său este legat de un vas de colectare ( conexiunea se realizeaz ă cu dopuri de cauciuc sau
plută). Balonul de distilare se um ple cel m ult 2/3 din volum ul său iar pentru asigur area unei fierberi
uniform e, cu evitarea supraânc ălzirii , se introduc, obligatoriu , câteva buc ățele de por țelan poros.
Unifor mizarea fierberi se poate re aliza și prin utilizarea unui agit ător m agnetic, sau barbotând prin
intermediul unei cap ilare un curen t de aer sau azot. Fierberea om ogenă are o deosebit ă importanță în

Instalație pe ntru distilar ea simp la

realizarea unei distil ăricorecte, r ăbufnirile lichidului (datorate supraânc ălzirii locale) pot cauza
impurif icare a fracțiunii pure sau pot provoca chier accidente (proiectarea în aer a termom etrului ,
debordarea lichidului și aprinderea sa). În cazul în care
s-a neglijat introducerea de la început a buc ățelelor de por țelan poros, acestea nu se vor ad ăuga niciodat ă în
soluția deja încălzită, deoarece în mom entul adăugării se poate decla nșa fierberea brusc ă a lichidului,
debordarea sa și un eventual incendiu.

În funcție de natur a lichidului d e distilat, în călzirea balonului pe baie de ap ă, aer, ulei, electric ă , se
face de asem enea manier ă încâ t distilare a să decurgă lent , num ai astfel put ăndu-se aprecia, cu ajutorul
termometrului tem peratu ra rea lă de fierbere. Este recom andată, în acest s ens, încălzirea balonului pe o baie
cu tem peratură constant ă (baie prev ăzută cu un term ometru de contact legat la un releu) m enținută cu
aproxim ativ 100C peste punctul de fierbere a lichidu lui. În cazul unei supraânc ălzirii , care provoac ă o
distilare rapid ă, în balon se pr oduce suprapresiune și tem peratura d e distilare critic ă la te rmometru nu m ai
corespunde cu punctul de fierbere al frac țiunii res pectiv e la p resiunea admosferic ă.
Urmând indica țiile term ometrului, când tem peratura d e distilare rămâne constant ă, se colecteaz ă
distilatul pur (cu o vitez ă de distilare de 1-2 pic ături distilat pe sec.).
În cazu l distilării unor substan țe care se solidific ă la tem peratura c amerei (d e ex. fenolul cu punct de
topire de 430C) apare perico lul înfund ării tubului lateral al balonului W urtz și în consecință acesta trebu ie
încălzit puțin pentru a asigura topirea produsului solid și curgerea sa în balonul de colectare. Problem a se
poate rezolv a și prin introducerea in tubul lateral a unei sârme de cupru (cu cap ătul în interiorul balonului,
unde vaporii au tem peratură ridicată), care datorit ă conductibilit ății sale term ice asigura topirea s ubstanței.
Pentru distilarea unor cantit ăți mici de substan țe solide, ce s e solid ifică deja la tem peratu ra cam erei, s e pot
utiliza b aloanelr s abie p revăzute cu tub late ral, de formă specială, de diam etru m are, în care se po ate co lecta
substanță solidă.
În cazu l distilării lich idelor vo latile , se va asigura o bun ă răcirea refrigerentului, f olosindu-se un
refrigerent cu suprafa ță mare de răcire (cu b ilă sau serpen tină)și o viteză mărită a circulației de apă.
Ca agenți frigorifici ef icienți pot fi utiliz ați: saramura răcită la -100C până la -200C , un am estec de
etilenglicol și metanol răcit de un ag regat f rigorif ic (se poa te distila a stfel metilam ina care a re p.f. -80C).
Unele lichid e spum ează în tim pul dis tilării. În so luțiile apoase efect ul dispare, dac ă se adaugă câteva
picături de octanol sau ulei sili conic, sau la spum are puternic ă, renunțându-se la te rmometru și
introducându-se prin capul de distilare o capilar ă, curentul de aer distil ănd bulele de spum ă.

ESTERIFICAREA
SINTEZA ACETATULUI DE ETIL

Acetatu l de etil se ob ține din acid acetic și alcool etilic conform ur mătoarei ecua ții de reacție:

CH 3COOH + C 2H5OH CH 3COOC 2H5 + H2O

Reactivi:
− 13mL alcool etilic
− 13mL acid sulfuric concentrat
− 25mL alcool etilic
− 25mL acid acetic glacial
− carbonat acid de sodiu solid
− soluție 50% clorur ă de calciu
− clorură de calciu anhidr ă.
Aparatur ă:
− balon W urtz
− pâlnie p icurătoare
− termometru
− refrigerent d escenden t
− pâlnie de separare
− cilindrii grada ți
− baie de apa

− balon de colectare.
Instalația:

Mod de lucru:
− Într-un balon W urtz prevăzut cu pâlnie picur ătoare, term ometru și refrigerent descendent, se
introduc 13mL etanol și 13m L acid sulfuric con centrat.
− Se încălzește până la 100oC pe baie de ap ă sau pe plit ă cu încălzire și agitare m agnetică.
− După ce s-a atins tem peratu ra, se adaug ă înce tul cu în cetul, prin pâ lnia picu rătoare, un am estec
format din 25m L etanol și 25m L acid acetic glacial.
− Se picură amestecul cu aceea și viteză cu care se distil ă esterul.
− Distilatu l colectat es te prelucrat la sfâr șitul reacției :
o Pentru îndep ărtarea urm elor de acid acetic glacial, dis tilatul se ag ită cu o solu ție de
bicarbonat de sodiu, pân ă când pătura superioar ă rămâne alcalin ă.
o Se separă patura superioară, după care se sp ală cu o solu ție 50% clorură de calciu, pentru
îndepărtarea etanolu lui în exces.
o Se usucă pe CaCl 2 anhidră.
− Se culege por țiunea care distil ă între 70 – 80oC
− Esterul pur are punctul de fierbere 78oC.