DESTYLACJA Z PARĄ WODNĄ

Inną metodą wyodrębniania i oczyszczania związków organicznych jest destylacja z para wodną. Sposób ten polega na przeprowadzeniu w stan pary substancji organicznej za pomocą strumienia pary wodnej przepuszczanej przez mieszaninę tej substancji z wodą. Jeżeli substancja ma prężność pary w temperaturze 100^o co najmniej 5-10 mmHg (6,5-13 hPa) oraz jest praktycznie nierozpuszczalna w wodzie to nastąpi jej destylacja z parą wodną. Ponieważ woda i destylowany składnik A nie mieszają się ze sobą, ogólna prężność par, zgodnie z prawem Daltona, jest sumą prężności cząstkowych.

(1)  P = P_W + P_A

Ponieważ ciecz zaczyna wrzeć, gdy prężność jej par osiągnie wartość ciśnienia atmosferycznego panującego w danej chwili, przeto prężność par rozważanej mieszaniny osiąga wartość ciśnienia atmosferycznego w temperaturze niższej od temperatury wrzenia każdego z jej składników. Skład pary, a więc i skład kondensatu można obliczyć ze wzoru:

(2)

gdzie:

n_A i n_W - liczba moli cząsteczek substancji A i wody,

P_A i P_W - prężności cząstkowe par substancji A i wody.

Wprowadzając jednostki masy [m] wzór można przekształcić do postaci:

(3)

gdzie:

M_A i n_W - masa cząsteczkowa substancji A.

Równanie (2) jest w przybliżeniu słuszne, gdyż jedynie przybliżeniem jest założenie wzajemnej całkowitej nierozpuszczalności składników.

Destylacja z parą wodną jak to wynika z równania (1) zachodzi w temperaturze niższej od temperatury wrzenia wody, przeto wiele substancji o temperaturach wrzenia bardzo wysokich, w których ulegają one już zazwyczaj częściowemu rozkładowi daje się oczyścić przez destylację w temperaturze poniżej 100^o.

Destylacja z parą wodną pozwala ponadto w łatwy sposób:

1. oddzielić produkt od nielotnych produktów smolistych.

2. wydzielić związek organiczny z wodnych roztworów soli nieorganicznych.

3. oddzielić wiele substancji organicznych lotnych z para wodną od związków organicznych nielotnych z para wodną.

Prosty zestaw aparatury do destylacji z parą wodną niewielkich ilości substancji przedstawia poniższy rysunek:

1. kolba destylacyjna

2. nasadka typu "Y"

3. chłodnica

4. przedłużacz

5. odbieralnik

6. nasadka destylacyjna

Wiesze ilości substancji lotnej z para wodną można destylować w przedstawionym zestawie:

1. wytwornica pary wodnej

2. chłodnica

3. kolba destylacyjna

4. przedłużacz

5. odbieralnik

6. rurka bezpieczeństwa

Parę wodna przepuszcza się do czasu, gdy w destylacie przestaje pojawiać się substancja destylowana. Sposób wyodrębniania substancji organicznej z destylatu zależy od jej stanu skupienia. Substancje krystaliczne zazwyczaj odsącza się, a substancje ciekłe oddziela się za pomocą ekstrakcji rozpuszczalnikiem organicznym rozpuszczającym substancje organiczną i oczywiście nierozpuszczalnym w wodzie.