berikande destillation

destillation av blandningar för att separera och rena ämnen är en gammal teknik, och en som ligger till grund för det moderna samhället. Det producerar alkoholhaltiga drycker och bränslen som driver våra fordon , och även håller medicinska skannrar fungerar. Destillation finns i hela industrin.

de många användningarna av destillation ger en rik källa till berättelser för att rama undervisning., Till exempel är vattencykeln effektivt en jätte destillationscykel och kan kopplas till många stadier av elevernas utbildning. Områden i världen utan tillgång till färskvatten som behöver producera dricksvatten ger möjligheter att diskutera vetenskapens sociala och miljömässiga aspekter.

samhället är starkt beroende av raffinerade produkter av råolja, tillsammans med ämnen som separeras från luften genom fraktionerad destillation, och detta ger sammanhang för diskussioner om destillations ekonomiska aspekter., Användbara produkter från luft inkluderar kväve, syre och ädelgaserna, som används i stor utsträckning inom medicin, industri och forskning. Till exempel håller flytande kväve lagrade biologiska prover svala medan flytande helium håller MR-skannrar vid en kall arbetstemperatur. Syre och argonblåsning i den grundläggande syreståltillverkningsprocessen och kryptonlasrar producerar mikroelektronik. Ångdestillation används också för att rena föreningar som ingår i många konsumentprodukter, inklusive dofter och livsmedel.,

utformningen av ämnet i relevanta samtida sammanhang hjälper eleverna att uppskatta tillämpligheten av en vetenskaplig utbildning för alla, inte bara för dem som söker en vetenskaplig karriär.

bygger på andra begrepp

destillation kombinerar två grundläggande fysiska processer: avdunstning och kondensation. Eleverna möter dessa idéer tidigt och de ger grunden för progression till fraktionerad destillation.,

att göra länkar mellan fysiska tillståndsförändringar och de dagliga erfarenheterna från studenter kan hjälpa dem att överbrygga den konceptuella klyftan mellan den makroskopiska världen och de abstrakta submikroskopiska och representationsmodeller som vi försöker hjälpa dem att bygga. Till exempel kan förångning särskiljas från kokning genom hänvisning till torkning av pölar. Badrumsspegeln efter en varm dusch är ett vardagligt möte med kondens., Dessutom kan begreppet rening konsolideras med hjälp av enkla undersökningar, till exempel ”Desert survival practical” som utmanar eleverna att återställa sitt sista dyrbara vatten som spillts på sanden innan de torkar ut.

eleverna bygger en mer omfattande och integrerad förståelse av ämnet, snarare än en samling isolerade fakta, genom att göra kopplingar mellan begrepp inom kemi. Till exempel är en begränsning av partikelmodellen bristen på hänsyn till krafter mellan partiklar., Detta kan diskuteras inom ramen för destillationsenergierna, t. ex. varför olika ämnen har olika kokpunkter.

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) tjugoförsta århundradet vetenskap Kemi B
Wjec Eduqas GCSE (9-1) Kemi	specificerat praktiskt arbete: SP1B – Separation av vätskor genom destillation, t.ex. etanol från vatten, och genom papperskromatografi

utveckla praktiska färdigheter

destillationspraxis kräver noggrann observation, mätning och manipulativa färdigheter för att skapa och använda den alltmer komplexa apparaten (ta reda på hur du utvecklar dina elevers observationsförmåga med en tidigare artikel i denna serie: RSC.,li/2gmem7v.)

Destillationspraxis kräver noggrann observation, mätning och manipulativa färdigheter för att inrätta och använda den alltmer komplexa apparaten.

studenter i åldern 7-11 kan introduceras för att mäta temperaturen med både digitala och analoga termometrar. Ett enkelt experiment som tittar på de tre faserna av vatten är en lämplig aktivitet och kan förstärka skillnaden mellan avdunstning och kokning. I skolor där praktiskt arbete begränsas av brist på utrustning, kan en mer Heath Robinson stil användas., Till exempel, att göra en enkel Sol fortfarande att producera destillerat vatten i skolområdet ger eleverna ett relevant sammanhang för att konsolidera sin förståelse.

vid 11-14 års ålder kan eleverna utföra enkel destillation av kopparsulfatlösning med hjälp av sidoarmkokande rör eller koniska kolvar/kokande rör med leveransröret som passerar genom en bung. Fördelarna med en färgad lösning är det färglösa destillatet och den ursprungliga lösningens fördjupande färg när lösningen blir mer koncentrerad.,

om en vätska är ren kan undersökas genom att mäta kokpunkten, även om kokpunktshöjningen tenderar att vara liten. En enkel konduktivitetsmätare kan visa destillatets relativa renhet över den ursprungliga lösningen. En demonstration av höjden av kokpunkten kan vara bättre. En mättad sockervattenlösning har en kokpunkt på cirka 110 ° C. eleverna kommer att kunna se koktemperaturen tydligare från en digital termometer eller datalogger. Denna demonstration har den extra fördelen att visa den mycket höga lösligheten av socker., Sockerkristaller kan framställas från den resulterande koncentrerade sockerlösningen, och detta länkar till kristallisation som en separationsteknik.

medan enkel destillation är relativt enkel att ställa in, behöver rimliga resultat tålamod från studenter.,Ittle kondensation

linda in leveransröret i vävnad fuktad med iskallt vatten starka lukter som avges från fraktioner vid destillering av organiska blandningar Håll uppsamlingsrören i isvatten och bung så snart samlingen är klar

avancerad praktisk destillation

mer avancerade elever, i åldern 14-16, kan upprepa enkel destillation för att konsolidera förståelse och färdigheter, till exempel med en fluoresceinlösning, som blir mer levande grön när det färglösa vattnet destillerar av., Enkel fraktionerad destillation kan utföras med användning av syntetisk råolja. En fraktioneringskolonn behövs inte eftersom de olika komponenterna har tillräckligt olika kokpunkter (>25°C mellan kokpunkten för varje fraktion). På samma sätt kan klasser destillera limonen från apelsinskal eller andra doftande föreningar .

eftersom skolor sannolikt inte har tillräckligt med kit eller önskan om under-16s att hantera Quickfit glas, demonstrera destillation med hjälp av en Liebig kondensor istället ., Fraktionerad destillation av syntetisk råolja med en fraktioneringskolonn kan också visas som en del av en allmän diskussion om olika metoder för att uppnå liknande resultat.

vid 16-18 år förväntas eleverna utföra en enkel destillation med QuickFit-apparat. Detta är vanligtvis i samband med renande produkter eller mellanprodukter i organisk syntes., Om utrustningen är tillgänglig kan eleverna också använda en fraktioneringskolonn med en enkel blandning, t.ex. propan-1-ol (bp 97°C) och 2-metyl-propan-1-ol (bp 108°C). Dessutom bör eleverna ha möjlighet att använda värme mantlar om det finns. På grundnivå är aluminiumvärmeblock (t.ex. DrySyn-block) på värmeplattor den vanligaste uppvärmningsmetoden. Numera används oljebad sällan.

många av idéerna i den här artikeln kommer också att vara användbara för andra separationstekniker, såsom avdunstning, kristallisering och filtrering, som kommer att omfattas av en senare artikel i denna serie.

David Paterson är kemilärare på Aldenham School, Elstree