verrijkende destillatie

de destillatie van mengsels om stoffen te scheiden en te zuiveren is een oude techniek, en een die de moderne samenleving ondersteunt. Het produceert alcoholische dranken en de brandstoffen die onze voertuigen aandrijven, en houdt zelfs medische scanners aan het werk. Distillatie komt overal in de industrie voor.

de vele toepassingen van distillatie bieden een rijke bron van verhalen om het onderwijs te kaderen., Bijvoorbeeld, de watercyclus is effectief een gigantische destillatiecyclus en kan worden gekoppeld in vele stadia van het onderwijs van studenten. Gebieden in de wereld die geen toegang hebben tot zoet water en die drinkwater moeten produceren, bieden mogelijkheden om de sociale en milieuaspecten van de wetenschap te bespreken.

de samenleving is sterk afhankelijk van geraffineerde producten van ruwe olie, samen met stoffen die door gefractioneerde distillatie uit de lucht worden gescheiden, en dit geeft context voor discussies over de economische aspecten van distillatie., Nuttige producten uit de lucht omvatten stikstof, zuurstof en edelgassen, die op grote schaal worden gebruikt in de geneeskunde, de industrie en het onderzoek. Bijvoorbeeld, vloeibare stikstof houdt opgeslagen biologische monsters koel terwijl vloeibare helium houdt MRI-scanners op een koude werktemperatuur. Zuurstof en argon blazen in de basis zuurstof staal-maken proces en krypton lasers produceren micro-elektronica. Stoomdestillatie wordt ook gebruikt om verbindingen te zuiveren die deel uitmaken van veel consumentenproducten, waaronder geurstoffen en voedingsmiddelen.,

door het onderwerp in een relevante hedendaagse context te plaatsen, kunnen studenten de toepasbaarheid van een wetenschapsonderwijs voor iedereen waarderen, niet alleen voor degenen die een wetenschappelijke carrière zoeken.

voortbouwend op andere concepten

distillatie combineert twee fundamentele fysische processen: verdamping en condensatie. Studenten voldoen al vroeg aan deze ideeën en ze vormen de basis voor progressie naar fractionele destillatie.,

het leggen van verbanden tussen fysieke toestandsveranderingen en de dagelijkse ervaringen van studenten kan hen helpen de conceptuele kloof te overbruggen tussen de macroscopische wereld en de abstracte submicroscopische en representationele modellen die we proberen te helpen bouwen. Verdamping kan bijvoorbeeld worden onderscheiden van koken door verwijzing naar het drogen van Plassen. De badkamerspiegel na een warme douche is een dagelijkse ontmoeting met condensatie., Daarnaast kan het concept van zuivering worden geconsolideerd met behulp van eenvoudige onderzoeken, zoals de ‘Desert survival practical’ dat studenten uitdaagt om hun laatste kostbare water dat op het zand is gemorst terug te vinden voordat ze uitdrogen.

studenten bouwen een uitgebreider en geà ntegreerd begrip van het onderwerp op, in plaats van een verzameling geïsoleerde feiten, door verbanden te leggen tussen concepten in de chemie. Bijvoorbeeld, een beperking van het deeltjesmodel is het gebrek aan overweging van krachten tussen deeltjes., Dit kan worden besproken in de context van de energetica van destillatie, bijvoorbeeld waarom verschillende stoffen verschillende kookpunten hebben.

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) in de eenentwintigste Eeuw de Wetenschap Chemie B
WJEC Eduqas GCSE (9-1) Scheikunde	Opgegeven Praktisch Werk: SP1B – Scheiding van vloeistoffen door destillatie, zoals ethanol uit water, en door papier chromatografie

het Ontwikkelen van praktische vaardigheden

leerlingen van 7-11 jaar kunnen kennismaken met het meten van de temperatuur met behulp van zowel digitale als analoge thermometers. Een eenvoudig experiment waarbij de drie fasen van het water worden bekeken, is een geschikte activiteit en kan het verschil tussen verdamping en koken versterken. In scholen waar praktisch werk beperkt is door gebrek aan apparatuur, zou een meer Heide Robinson-stijl kunnen worden gebruikt., Bijvoorbeeld, het maken van een eenvoudige zonne-nog om gedistilleerd water te produceren op het schoolterrein geeft leerlingen een relevante context om hun begrip te consolideren.

op de leeftijd van 11-14, kunnen studenten eenvoudige destillatie van kopersulfaatoplossing uitvoeren met behulp van zijarm kokende buizen, of conische kolven/kokende buizen met de afgiftebuis door een bung. De voordelen van een gekleurde oplossing zijn het kleurloze destillaat en de diepere kleur van de oorspronkelijke oplossing naarmate de opgeloste stof meer geconcentreerd wordt.,

of een vloeistof zuiver is, kan worden onderzocht door het kookpunt te meten, hoewel de verhoging van het kookpunt meestal klein is. Een eenvoudige geleidbaarheidsmeter kan de relatieve zuiverheid van het destillaat ten opzichte van de oorspronkelijke oplossing aantonen. Een demonstratie van de hoogte van het kookpunt kan beter zijn. Een verzadigde suiker-wateroplossing heeft een kookpunt van ongeveer 110°C. studenten kunnen de kooktemperatuur duidelijker zien met een digitale thermometer of datalogger. Deze demonstratie heeft als extra voordeel dat de zeer hoge oplosbaarheid van suiker wordt aangetoond., Suikerkristallen kunnen worden geproduceerd uit de resulterende geconcentreerde suikeroplossing, en dit verbindt met kristallisatie als scheidingstechniek.

hoewel eenvoudige distillatie relatief eenvoudig op te zetten is, hebben redelijke resultaten geduld van studenten nodig.,ittle condensatie

Wikkel de buis in het weefsel die is bevochtigd met ijs-koud water Sterke geuren uitgezonden door de fracties bij het distilleren van organische mengsels Bewaar het verzamelen van buizen in ijswater, en stop zodra collectie compleet

Geavanceerde praktische destillatie

Meer gevorderde leerlingen, in de leeftijd van 14-16, kan herhaal eenvoudige destillatie te consolideren, het inzicht en de vaardigheden, bijvoorbeeld met een fluoresceïne-oplossing, die meer levendig groen als het kleurloze water destilleert uit., Eenvoudige fractionele destillatie kan worden uitgevoerd met behulp van synthetische ruwe olie. Een fractioneringskolom is niet nodig omdat de verschillende bestanddelen voldoende verschillende kookpunten hebben (>25°C tussen het kookpunt van elke fractie). Ook kunnen klassen limoneen distilleren uit sinaasappelschil of andere geurige verbindingen .

aangezien het onwaarschijnlijk is dat scholen over voldoende kit beschikken of de wens van jongeren onder de 16 jaar om met Quickfit-glaswerk om te gaan, moet in plaats daarvan destillatie met een Liebig-condensor worden aangetoond ., Fractionele destillatie van synthetische ruwe olie met een fractionerende kolom kan ook worden weergegeven als onderdeel van een algemene discussie over verschillende methoden om vergelijkbare resultaten te bereiken.

van leerlingen van 16-18 jaar wordt verwacht dat ze een eenvoudige distillatie met QuickFit-apparatuur uitvoeren. Dit is meestal in de context van het zuiveren van producten of tussenproducten in organische synthese., Als de apparatuur beschikbaar is, kunnen studenten ook gebruik maken van een fractionerende kolom met een eenvoudig mengsel, bijvoorbeeld propaan-1-ol (BP 97°C) en 2-methyl-propaan-1-ol (bp 108°C). Daarnaast moeten studenten de mogelijkheid hebben om verwarmingsmantels te gebruiken indien beschikbaar. Op bachelorniveau zijn aluminium verwarmingsblokken (b.v. Drysynblokken) op verwarmingsplaten de meest voorkomende verwarmingsmethode. Tegenwoordig worden oliebaden zelden gebruikt.

veel van de ideeën in dit artikel zullen ook nuttig zijn voor andere scheidingstechnieken, zoals verdamping, kristallisatie en filtratie, die in een later artikel in deze serie zullen worden behandeld.

David Paterson is leraar scheikunde aan de Aldenham School, Elstree