Berigende destillation

destillation af blandinger til at adskille og rense stoffer er en gammel teknik, og en, der understøtter det moderne samfund. Det producerer alkoholholdige drikkevarer og de brændstoffer, der driver vores køretøjer, og holder endda medicinske scannere i gang. Destillation findes i hele industrien.

de mange anvendelser af destillation giver en rig kilde til historier til at indramme undervisning., For eksempel er vandcyklussen effektivt en kæmpe destillationscyklus og kan knyttes til mange faser af elevernes uddannelse. Områder i verden uden adgang til ferskvand, der har brug for at producere drikkevand, giver muligheder for at diskutere videnskabens sociale og miljømæssige aspekter.

samfundet er stærkt afhængig af raffinerede produkter af råolie sammen med stoffer, der er adskilt fra luften ved fraktioneret destillation, og dette giver kontekst for drøftelser af destillationens økonomiske aspekter., Nyttige produkter fra luft omfatter kvælstof, ilt og ædelgasserne, som anvendes i vid udstrækning inden for medicin, industri og forskning. For eksempel holder flydende nitrogen lagrede biologiske prøver kølige, mens flydende helium holder MR-scannere ved en kold arbejdstemperatur. Ilt og argon blæser i den grundlæggende iltstålfremstillingsproces, og kryptonlasere producerer mikroelektronik. Dampdestillation bruges også til at rense forbindelser, der er en del af mange forbrugerprodukter, herunder dufte og fødevarer.,indramning af emnet i relevante nutidige sammenhænge hjælper studerende med at sætte pris på anvendeligheden af en videnskabsuddannelse for alle, ikke kun for dem, der søger en videnskabelig karriere.

baseret på andre begreber

destillation kombinerer to grundlæggende fysiske processer: fordampning og kondensation. Studerende mødes disse ideer tidligt, og de giver grundlaget for progression til fraktioneret destillation.,

at Lave links mellem fysiske tilstandsændringer, og de daglige oplevelser af studerende, der kan hjælpe dem med at bygge bro over den konceptuelle kløft mellem den makroskopiske verden, og den abstrakte sub-mikroskopiske og repræsentative modeller forsøger vi at hjælpe dem med at opbygge. For eksempel kan fordampning skelnes fra kogning ved henvisning til tørring af pytter. Badeværelsesspejlet efter et varmt brusebad er et hverdagsmøde med kondens., Derudover kan begrebet rensning konsolideres ved hjælp af enkle undersøgelser, såsom ‘Desert survival practical’, der udfordrer eleverne til at genvinde deres sidste dyrebare vand spildt på sandet, før de dehydrerer.

studerende bygger en mere omfattende og integreret forståelse af emnet snarere end en samling af isolerede fakta ved at skabe forbindelser mellem begreber i kemi. For eksempel er en begrænsning af partikelmodellen manglen på overvejelse af kræfter mellem partikler., Dette kan diskuteres i forbindelse med destillationsenergi, f why hvorfor forskellige stoffer har forskellige kogepunkter.

Distillation practical work in GCSE specifications

GCSE specification	Practical work
AQA GCSE Chemistry (8462)	Required practical activity 8 – Analysis and purification of water samples from different sources, including pH, dissolved solids and distillation
Edexcel GCSE (9-1) Chemistry	Core practical 2.,td>OCR GCSE (9-1) enogtyvende Århundredes Videnskab Kemi B
WJEC Eduqas GCSE (9-1) Kemi	, der er Angivet Praktisk Arbejde: SP1B – Adskillelse af væsker ved destillation, fx ethanol fra vand, og ved papirchromatografi

at Udvikle praktiske færdigheder

studerende i alderen 7-11 år kan introduceres til måletemperatur ved hjælp af både digitale og analoge termometre. Et simpelt eksperiment, der ser på de tre faser af vand, er en passende aktivitet og kan forstærke forskellen mellem fordampning og kogning. I skoler, hvor praktisk arbejde er begrænset af mangel på udstyr, kunne en mere Heath Robinson-stil bruges., For eksempel, at lave en simpel sol stadig til at producere destilleret vand i skolepladsen giver eleverne en relevant kontekst for at konsolidere deres forståelse.

i alderen 11-14 år kan eleverne udføre simpel destillation af kobbersulfatopløsning ved hjælp af sidearmkogende rør eller koniske kolber / kogende rør med afgivelsesrøret passeret gennem en spunse. Fordelene ved en farvet opløsning er det farveløse destillat, og fordybningsfarven af den oprindelige opløsning, efterhånden som det opløste stof bliver mere koncentreret.,

hvorvidt en væske er ren, kan undersøges ved at måle dens kogepunkt, selvom kogepunktshøjden har en tendens til at være lille. En simpel ledningsevnemåler kan demonstrere destillatets relative renhed over den oprindelige opløsning. En demonstration af højden af kogepunktet kan være bedre. En mættet sukkervandsopløsning har et kogepunkt på omkring 110 C. C. studerende vil kunne se kogetemperaturen tydeligere fra et digitalt termometer eller datalogger. Denne demonstration har den ekstra fordel at vise sukkers meget høje opløselighed., Sukkerkrystaller kan fremstilles ud fra den resulterende koncentrerede sukkeropløsning, og dette forbinder til krystallisering som en separationsteknik.

selvom simpel destillation er relativt ligetil at konfigurere, har rimelige resultater brug for tålmodighed fra studerende.,ittle kondens

Wrap levering rør, væv, der er fugtet med is-koldt vand Stærk lugt, der udsendes fra fraktioner, når destillation af økologiske blandinger Hold indsamling af rør i is-vand, og prop, så snart samling er komplet

Avancerede praktisk destillation

Mere avancerede elever i alderen 14-16, kan gentage simple destillation for at konsolidere en fælles forståelse og færdigheder, for eksempel med en fluorescein løsning, som bliver mere levende grøn, som den farveløse vand op fra., Enkel fraktioneret destillation kan udføres ved anvendelse af syntetisk råolie. En fraktioneringskolonne er ikke nødvendig, da de forskellige komponenter har tilstrækkeligt forskellige kogepunkter (>25.c mellem kogepunktet for hver fraktion). Ligeledes kan klasser destillere limonen fra appelsinskal eller andre duftende forbindelser .

da skoler sandsynligvis ikke har tilstrækkeligt kit eller ønsket om under 16 år til at håndtere Quickuickfit-glasvarer, skal du demonstrere destillation ved hjælp af en Liebig-kondensator i stedet ., Fraktioneret destillation af syntetisk råolie med en fraktioneringskolonne kunne også vises som en del af en generel diskussion om forskellige metoder til opnåelse af lignende resultater.

ved 16-18 år forventes eleverne at udføre en simpel destillation med Quickuickfit-apparat. Dette er normalt i forbindelse med rensning af produkter eller mellemprodukter i organisk syntese., Hvis udstyret er tilgængeligt, kan eleverne også bruge en fraktioneringskolonne med en simpel blanding, f.propan-1-ol (bp 97. C) og 2-methyl-propan-1-ol (BP 108. C). Derudover skal eleverne have mulighed for at bruge varmekapper, hvis de er tilgængelige. Drysynblokke) på kogeplader er den mest almindelige opvarmningsmetode. I dag anvendes oliebade sjældent.

Mange af ideerne i denne artikel vil også være nyttige for andre adskillelse teknikker, såsom fordampning, krystallisation og filtrering, som vil blive gennemgået i en senere artikel i denne serie.

David Paterson, en kemilærer på Aldenham Skole, Elstree