Условие задачи

Чем выпаривание (кристаллизация) отличается от перегонки (дистилляции)? На чём основаны оба способа разделения жидких смесей?

Решение

Наша задача относится к области физико-химических методов разделения смесей, а именно к методам, основанным на различии физических свойств компонентов (таких как летучесть, температура кипения, растворимость).

Пусть рассмотрим подробно каждый из процессов:

1. Выпаривание (вместе с кристаллизацией)
• Принцип: При выпаривании жидкой смеси нагревают раствор или растворённую смесь так, чтобы испарился более легкий компонент (обычно растворитель). При этом растворённые вещества остаются в виде концентрированного раствора, а затем при охлаждении (или дальнейшей обработке) могут выпасть в виде кристаллов.
• Основа разделения: РАЗЛИЧИЕ в степени испарения компонентов и их растворимости. Если один компонент имеет гораздо более высокое давление пара при данной температуре, он испаряется быстрее, оставляя за собой другие вещества, которые могут кристаллизации, если их концентрация становится достаточно высокой.
Пример: Получение кристаллической соли из морской воды. При выпаривании отпаренного растворяющегося вещества (воды) концентрация соли возрастает, и при достижении соответствующей насыщенности соль начинает кристаллизоваться.

2. Перегонка (дистилляция)
• Принцип: В перегонке жидкая смесь нагревается так, чтобы компоненты с разными температурами кипения испарились отдельно. Компонент с более низкой температурой кипения испаряется первым, а затем пар охлаждается (конденсируется) в отдельную емкость.
• Основа разделения: РАЗЛИЧИЕ ТЕМПЕРАТУР КИПОЕНИЯ компонентов. Для двух компонентов можно записать условие: если T₁ < T₂, то при нагреве сначала испарится компонент с температурой кипения T₁, а T₂- компонент останется в исходной ёмкости. Пример: Получение спирта из водно-спиртового раствора. Спирт (этанол) имеет температуру кипения около 78 °C, а вода – около 100 °C. При нагреве этанол испаряется раньше, и его можно отделить путем конденсации пара. Итак, можно выделить следующие основные отличия и общие основания: – Выпаривание (и последующая кристаллизация) применяется, если компоненты разделяются за счёт их разных способностей к испарению и различной растворимости. Он часто используется для удаления растворителя из раствора с последующим осаждением растворённого вещества. – Перегонка (дистилляция) основывается на разнице температур кипения компонентов: более легколетучий компонент испаряется при более низкой температуре, что позволяет его отделить путём конденсации. Оба способа разделения жидких смесей основаны на изменении агрегатного состояния вещества (переход из жидкости в пар и обратно) и на различиях в физических свойствах компонентов, что позволяет их фрагментарно отделить друг от друга при соответствующем температурном режиме.