Arricchendo di distillazione

La distillazione di miscele per separare e purificare sostanze è una tecnica antica, e uno che è alla base di una società moderna. Produce bevande alcoliche e i combustibili che alimentano i nostri veicoli, e mantiene anche scanner medici di lavoro. La distillazione si trova in tutta l’industria.

I molti usi della distillazione forniscono una ricca fonte di storie per inquadrare l’insegnamento., Ad esempio, il ciclo dell’acqua è effettivamente un ciclo di distillazione gigante e può essere collegato in molte fasi dell’istruzione degli studenti. Aree del mondo senza accesso all’acqua dolce che hanno bisogno di produrre acqua potabile offrono opportunità per discutere gli aspetti sociali e ambientali della scienza.

La società si basa fortemente su prodotti raffinati di petrolio greggio, insieme a sostanze separate dall’aria per distillazione frazionata, e questo fornisce il contesto per le discussioni sugli aspetti economici della distillazione., I prodotti utili dall’aria includono l’azoto, l’ossigeno ed i gas nobili, che sono usati estesamente nella medicina, nell’industria e nella ricerca. Ad esempio, l’azoto liquido mantiene freschi i campioni biologici conservati mentre l’elio liquido mantiene gli scanner MRI a una temperatura di lavoro fredda. Ossigeno e argon soffiano nel processo di produzione dell’acciaio di ossigeno di base e i laser a krypton producono microelettronica. La distillazione a vapore viene anche utilizzata per purificare composti che fanno parte di molti prodotti di consumo, tra cui profumi e alimenti.,

Inquadrare l’argomento in contesti contemporanei rilevanti aiuta gli studenti ad apprezzare l’applicabilità di un’educazione scientifica per tutti, non solo per coloro che cercano una carriera scientifica.

Basandosi su altri concetti

La distillazione combina due processi fisici fondamentali: evaporazione e condensazione. Gli studenti incontrano queste idee nella fase iniziale e forniscono le basi per la progressione alla distillazione frazionata.,

collegare la fisica, i cambiamenti di stato e le esperienze quotidiane di studenti che possono aiutarli a ponte concettuale divario tra il mondo macroscopico e astratto sub-microscopico e modelli di rappresentazione stiamo cercando di aiutarli a costruire. Ad esempio, l’evaporazione può essere distinta dall’ebollizione in riferimento all’essiccazione delle pozzanghere. Lo specchio del bagno dopo una doccia calda è un incontro quotidiano con la condensa., Inoltre, il concetto di purificazione può essere consolidato utilizzando semplici indagini, come la “pratica di sopravvivenza nel deserto” che sfida gli studenti a recuperare l’ultima preziosa acqua versata sulla sabbia prima che si disidratino.

Gli studenti costruiscono una comprensione più completa e integrata dell’argomento, piuttosto che una raccolta di fatti isolati, creando collegamenti tra concetti in chimica. Ad esempio, una limitazione del modello di particelle è la mancanza di considerazione delle forze tra le particelle., Questo può essere discusso nel contesto dell’energetica della distillazione, ad esempio perché diverse sostanze hanno diversi punti di ebollizione.

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) del xxi Secolo, la Scienza Chimica B
WJEC Eduqas GCSE (9-1) Chimica	Specificato il Lavoro Pratico: SP1B – Separazione di liquidi per distillazione, ad esempio, l’etanolo acqua, e dalla carta cromatografia

lo Sviluppo di competenze pratiche

Gli studenti di età compresa tra 7-11 anni possono essere introdotti alla misurazione della temperatura utilizzando termometri sia digitali che analogici. Un semplice esperimento che esamina le tre fasi dell’acqua è un’attività adatta e può rafforzare la differenza tra evaporazione e ebollizione. Nelle scuole in cui il lavoro pratico è limitato dalla mancanza di attrezzature, potrebbe essere utilizzato uno stile Robinson più Heath., Ad esempio, fare un semplice alambicco solare per produrre acqua distillata nei terreni della scuola offre agli studenti un contesto rilevante per consolidare la loro comprensione.

All’età di 11-14 anni, gli studenti possono effettuare una semplice distillazione di soluzione di solfato di rame utilizzando tubi di ebollizione a braccio laterale o flaconi conici/tubi di ebollizione con il tubo di mandata passato attraverso un tappo. I vantaggi di una soluzione colorata sono il distillato incolore e il colore più intenso della soluzione originale man mano che il soluto diventa più concentrato.,

Se un liquido è puro potrebbe essere studiato misurando il suo punto di ebollizione, anche se l’elevazione del punto di ebollizione tende ad essere piccola. Un semplice conduttimetro può dimostrare la purezza relativa del distillato rispetto alla soluzione originale. Una dimostrazione dell’elevazione del punto di ebollizione può essere migliore. Una soluzione zucchero–acqua satura ha un punto di ebollizione di circa 110°C. Gli studenti saranno in grado di vedere la temperatura di ebollizione più chiaramente da un termometro digitale o data-logger. Questa dimostrazione ha il vantaggio aggiunto di mostrare l’altissima solubilità dello zucchero., I cristalli di zucchero possono essere prodotti dalla soluzione di zucchero concentrata risultante, e questo si collega alla cristallizzazione come tecnica di separazione.

Mentre la semplice distillazione è relativamente semplice da configurare, i risultati ragionevoli richiedono pazienza da parte degli studenti.,ittle condensa

Avvolgere il tubo in tessuto inumidito con acqua fredda Forti odori emessi dalle frazioni quando distillazione di miscele organiche Tenere i tubi di raccolta in acqua e ghiaccio, e il tappo appena raccolta è completa

Avanzate pratiche di distillazione

Più avanzate studenti, dai 14 ai 16 anni, può ripetere distillazione semplice per consolidare la comprensione e le competenze, per esempio con una soluzione di fluoresceina, che diventa più vivido verde incolore acqua distilla off., La semplice distillazione frazionata può essere effettuata utilizzando petrolio greggio sintetico. Non è necessaria una colonna di frazionamento poiché i vari componenti hanno punti di ebollizione sufficientemente diversi (> 25°C tra il punto di ebollizione di ciascuna frazione). Allo stesso modo , le classi possono distillare il limonene dalla buccia d’arancia o da altri composti fragranti .

Poiché è improbabile che le scuole abbiano un kit sufficiente o il desiderio per gli under-16 di gestire la vetreria Quickfit, dimostrare invece la distillazione utilizzando un condensatore Liebig ., La distillazione frazionata di petrolio greggio sintetico con una colonna di frazionamento potrebbe anche essere mostrata come parte di una discussione generale sui diversi metodi per ottenere risultati simili.

A 16-18 anni, gli studenti sono tenuti a effettuare una semplice distillazione con apparecchi QuickFit. Questo è di solito nel contesto di prodotti purificanti o intermedi nella sintesi organica., Se l’attrezzatura è disponibile, gli studenti potrebbero anche utilizzare una colonna di frazionamento con una miscela semplice, ad esempio propan-1-ol (bp 97°C) e 2-metil-propan-1-ol (bp 108°C). Inoltre, gli studenti dovrebbero avere l’opportunità di utilizzare mantelli riscaldanti se disponibili. A livello universitario, i blocchi riscaldanti in alluminio (ad esempio i blocchi DrySyn) su piastre riscaldanti sono il metodo di riscaldamento più comune. Al giorno d’oggi, i bagni d’olio sono usati raramente.

Molte delle idee contenute in questo articolo saranno utili anche per altre tecniche di separazione, come l’evaporazione, la cristallizzazione e la filtrazione, che saranno trattate in un articolo successivo di questa serie.

David Paterson è un insegnante di chimica alla Aldenham School, Elstree