Учебник для 7 класса

ХИМИЯ

       

§ 17. Дистилляция, или перегонка

1. Получение дистиллированной воды

Вода из-под крана чиста, прозрачна, не имеет запаха... Но чистое ли это вещество с точки зрения химика? Загляните в чайник: в нем легко обнаруживаются накипь и коричневатый налет, которые появляются на спирали и стенках чайника в результате многократного кипячения в нем воды (рис. 87).

Рис. 87.
Накипь на нагревательном элементе электрического чайника

А известковый налет на кранах? И природная, и водопроводная вода — это однородная смесь, раствор твердых и газообразных веществ. Конечно, их содержание в воде очень мало, но эти примеси могут привести не только к образованию накипи, но и к более серьезным последствиям. Не случайно лекарства для инъекций готовят только с использованием специально очищенной воды, называемой дистиллированной.

Откуда взялось такое название? Воду и другие жидкости очищают от примесей с помощью процесса, называемого дистилляцией или перегонкой. Сущность дистилляции состоит в том, что смесь нагревают до кипения, образующиеся пары чистого вещества отводят, охлаждают и вновь превращают в жидкость, которая уже не содержит загрязняющих примесей.

Демонстрационный опыт

На учительском столе собрана лабораторная установка для перегонки жидкостей (рис. 88).


Рис. 88. Лабораторная установка для дистилляции жидкостей

В перегонную колбу учитель наливает воду, подкрашенную в оранжевый цвет растворимой неорганической солью (дихроматом калия).

Так вы воочию убедитесь, что в очищенной воде этого вещества не будет. Для равномерного кипения в колбу бросают 3—4 кусочка пористого фарфора или пемзы (кипелки).

В холодильник подается вода, а содержимое перегонной колбы нагревается до кипения с помощью нагревательного прибора (спиртовки, газовой горелки, электронагревателя). Пары воды, попадая в холодильник, конденсируются, и дистиллированная вода стекает в приемник.

Какую температуру показывает термометр? Как вы думаете, через какой отвод в холодильник подается холодная вода, а через какой она сливается?

Дистиллированная вода используется не только для приготовления лекарств, но и для растворов, применяемых в химических лабораториях. Даже автомобилисты используют дистиллированную воду, доливая ее в аккумуляторы для поддержания уровня электролита.

А если требуется получить твердое вещество из гомогенного раствора, то используют выпаривание, или кристаллизацию.

2. Кристаллизация

Кристаллизация — один из способов выделения и очистки твердых веществ. Известно, что при нагревании растворимость твердого вещества в воде увеличивается. Значит, при охлаждении

раствора некоторое количество вещества выпадает в виде кристаллов. Проверим это на опыте.

Демонстрационный опыт

Помните красивые оранжевые кристаллы дихромата калия, которыми учитель «подкрашивал» воду для дистилляции? Возьмем примерно 30 г этой соли и «загрязним» ее несколькими кристалликами марганцовки. Как очистить основное вещество от внесенной примеси? Смесь растворяют в 50 мл кипящей воды. При охлаждении раствора растворимость дихромата калия резко понижается и вещество выделяется в виде кристаллов, которые можно отделить фильтрованием, а затем промыть на фильтре несколькими миллилитрами ледяной воды. Если растворить очищенное вещество в воде, по цвету раствора можно определить, что марганцовки оно не содержит, она осталась в исходном растворе.

Добиться кристаллизации твердого вещества из раствора можно упариванием растворителя. Для этого и предназначены чашки для выпаривания, с которыми вы встречались во время знакомства с химической посудой (см. рис. 26).

Если испарение жидкости из раствора происходит естественным путем, то для этой цели используют специальные стеклянные толстостенные сосуды, которые так и называются кристаллизаторы. С ними вы также знакомились в практической работе № 1.

В природе соляные озера — это своеобразные бассейны для кристаллизации. За счет испарения воды на берегах таких озер кристаллизуется гигантское количество соли, которая после очистки попадает на стол потребителю.

3. Перегонка нефти

Дистилляцию используют не только для очистки веществ от примесей, но и для разделения смесей на отдельные порции — фракции, различающиеся температурой кипения. Например, нефть — это природная смесь очень сложного состава. При фракционной перегонке нефти получают жидкие нефтепродукты: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и др.

Процесс этот ведут в специальных аппаратах — ректификационных колоннах (рис. 89).

Рис. 89.
Ректификационные колонны нефтеперерабатывающего завода

Если в вашем городе есть нефтеперерабатывающий завод, вы могли видеть эти химические аппараты, которые непрерывно разделяют нефть на важные и нужные в жизни современного общества вещества (рис. 90).

Рис. 90.
Нефть и нефтепродукты

Бензин — это основное топливо для легковых автомобилей. Трактора и грузовики работают на дизельном топливе (солярке), которое тоже получают из нефти. Топливом для современных самолетов является керосин. На этих небольших примерах вы можете понять, насколько важен в современной жизни такой процесс, как перегонка нефти.

4. Фракционная перегонка жидкого воздуха

Вы уже знаете, что любые газы смешиваются в любых соотношениях. А можно ли из смеси газов выделить отдельные компоненты? Задача непростая. Но химики предложили очень эффектное решение. Смесь газов можно превратить в жидкий раствор и подвергнуть его дистилляции. Например, воздух при сильном охлаждении и сжатии сжижают, а затем за счет разных температур кипения разделяют на отдельные компоненты (фракции). Первым из жидкого воздуха испаряется азот (рис. 91), у него самая низкая температура кипения (-196 °С). Затем из жидкой смеси кислорода и аргона можно удалить аргон (-186 °С). Остается практически чистый кислород, который вполне годится для технических целей: газовой сварки, химического производства. А вот для медицинских целей его нужно очищать дополнительно.

Рис. 91.
Сжиженный азот хранят в специальных термосах

Азот, полученный перегонкой жидкого воздуха, используют для производства аммиака, который, в свою очередь, идет на получение азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ, азотной кислоты и т. д.

Благородный газ аргон используют в особом виде сварки, которая так и называется — аргоновая.

Вопросы и задания

  1. Что такое дистилляция, или перегонка? На чем она основана?
  2. Какая вода называется дистиллированной? Как ее получают? Где она применяется?
  3. Какие нефтепродукты получают при перегонке нефти? Где они применяются?
  4. Как разделить воздух на отдельные газы?
  5. Чем выпаривание (кристаллизация) отличается от перегонки (дистилляции)? На чем основаны оба способа разделения жидких смесей?
  6. Чем отличаются процессы выпаривания и кристаллизации? На чем основаны оба способа выделения твердого вещества из раствора?
  7. Приведите примеры из повседневной жизни, в которых применяется выпаривание и дистилляция.
  8. Какую массу соли можно получить при выпаривании 250 г 5%-го ее раствора? Какой объем воды можно получить из этого раствора при помощи дистилляции?

 

 

 

Top.Mail.Ru
Top.Mail.Ru