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SOSTANZA

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  1. DISTILLAZIONE EC < forze intermolecolari GASSOSA ENERGIA EC ~ forze intermolecolari LIQUIDA EC < forze intermolecolari SOLIDA EBOLLIZIONE SOSTANZA FUSIONE

  2. frazione di molecole all’interno di un liquido, non all’ebollizione, che possiede l’energia sufficiente per essere allo stato gassoso VAPORE TENSIONE DI VAPORE la pressione esercitata da tale gas (VAPORE SATURO) La tensione di vapore AUMENTA all’aumentare della TEMPERATURA. Quando la tensione di vapore eguaglia la pressione esterna si ha l’EBOLLIZIONE, perché le forze intramolecolari sono inferiori all’energia cinetica.

  3. ln P LV/T d lnP LV - LV lnP = = + c d T RT2 RT2 La relazione tra temperatura e tensione di vapore è descritta dall’equazione di Clausius-Clapeiron P  tensione di vapore T  temperatura R  costante dei gas 8.31 J mol-1 K-1 LV  calore molare di evaporazione La pendenza della retta dipende da LV, che è proprio di ogni sostanza. sostanze differenti è possibile separare le sostanze per DISTILLAZIONE LV differenti

  4. PA = P0A xA PB = P0B xB La legge di Raoult descrive l’accumulo del componente PIU’ VOLATILE nel vapore di una miscela che si sta riscaldando. P = PA + PB P = P0A xA + P0B xB P  pressione totale PA, PB pressioni parziali di A e B P0A, P0B tensioni di vapore di A e B xA, xB frazioni molari di A e B (xB = 1 - xA) La tensione di vapore di una miscela è uguale alla somma delle tensioni di vapore dei suoi componenti, ciascuna moltiplicata per la rispettiva frazione molare

  5. vale per le interazioni A-A, B-B e A-B sono uguali MISCELE DI LIQUIDI IDEALI in cui PA e PB variano LINEARMENTE con la temperatura VOLUME TEMPERATURA non variano al mescolamento A > B VAPORE PA > PB A < B LIQUIDO LEGGE DI RAOULT e quindi distillazione A + B

  6. DISTILLAZIONE CURVA DI CONDENSA T V p.eb. A E L + V D p.eb. B CURVA DI EBOLLIZIONE L F C 100 xB 0 0 xA 100

  7. interazioni A-B = A-A B-B p.eb. A T AZEOTROPO DI MINIMA / p.eb. B positive A-B < A-A, B-B L 100 xB 0 xA 0 100 DEVIAZIONI DALLA LEGGE DI RAOULT T p.eb. B negative A-B > A-A, B-B p.eb. A L AZEOTROPO DI MASSIMA 100 xB 0 xA 0 100

  8. MISCELA BINARIA ETEROGENEA P = PA + PB A-A, B-B >>> A-B non c’è frazione molare vapore a composizione costante fino ad esaurimento del componente minoritario • miscela che si comporta come un composto puro • bolle a T = K • produce un vapore con la stessa composizione del liquido AZEOTROPO LIQUIDI IMMISCIBILI • Teb della miscela • non dipende dalla composizione • < Teb componenti ETEROAZEOTROPO

  9. Miscele eterogenee con acqua Azeotropi tripli

  10. Azeotropi a minimo

  11. DISTILLAZIONE SEMPLICE

  12. DISTILLAZIONE SEMPLICE separazione di composti con Dp.eb. > 80°C purificazionedi liquidi da impurezze non volatili concentrazione di soluzioni per rimozione del solvente una sola sequenza: vaporizzazione/condensazione carborundum pomice evitare il surriscaldamento (BUMPING) capillari ad acqua teflon ad olio pezzetti di platino 1 goccia ogni 2-3 secondi strettamente controllata mai portare completamente a secco costante e non troppo elevata DISTILLAZIONE SEMPLICE Ebollizione Riscaldamento Velocità di distillazione Temperatura Avanzamento Velocità di riscaldamento

  13. DISTILLAZIONE FRAZIONATA più pesanti dell’acqua

  14. DISTILLAZIONE FRAZIONATA composto più volatile composto meno volatile T p.eb. B p.eb. A xB x’B x’’B 100 xB 0 0 xA 100 VAPORE frazionamento scambi controcorrente DISTILLAZIONE FRAZIONATA vaporizzazione condensazione LIQUIDO potere separatore massimo funzionamento adiabatico scambio termico esclusivamente vapore  liquido

  15. DISTILLAZIONE FRAZIONATA n.ro piatti teorici = n.ro distillazioni semplici LUNGHEZZA piatti teorici AREA SUPERFICIALE Vigreux riempimenti EFFICACIA DELLA COLONNA CARICO CONDUTTIVITA’ TERMICA DELL’IMPACCAMENTO vetro metallo Volume massimo del liquido che arriva in testa alla colonna, ad efficienza massima GETTATA RAPPORTO DI RIFLUSSO frazione di vapore che raggiunge la testa della colonna e rifluisce nel pallone di distillazione quantità di fase liquida necessaria per mantenere l’equilibrio delle varie fasi di vaporizzazione e condensazione (rimane aderente all’impaccamento alla fine della distillazione). Catcher RITENZIONE

  16. DISTILLAZIONE FRAZIONATA condensazione sulla superficie interna EFFICIENZA MINORE Dp.eb. > 50°C condensazione sulla superficie del riempimento EFFICIENZA MAGGIORE Dp.eb. < 50°C Height Equivalent of Theoretical Plate lunghezza del tratto di colonna che equivale ad 1 piatto teorico HETP MAGGIOREEFFICIENZA MINORE HETP COLONNA VUOTA COLONNA A RIEMPIMENTO

  17. DISTILLAZIONE FRAZIONATA alta efficienza di separazione Volume del distillato bassa efficienza di separazione T

  18. DISTILLAZIONE FRAZIONATA A-A Azeotropo di massima A-B > B T B-B A xA x’A x’’A x’’’A x’B xB A-A Azeotropo di minima A-B < T B-B B A xB x’B x’’B • La distillazione frazionata di questa miscela ha come risultato: • un residuo con la composizione dell’azeotropo • un distillato contenente il componente più abbondante nella miscela di partenza (A o B) • La distillazione frazionata di questa miscela ha come risultato: • un residuo arricchito nella componente più abbondante (A o B) • un distillato con la composizione dell’azeotropo

  19. DISTILLAZIONE SOTTOVUOTO APPLICAZIONE: Rimozione del solvente da una soluzione tramite rotavapor p.eb. > 200°C DISTILLAZIONE SOTTO VUOTO Si può usare un nomogramma che consente di valutare il p.eb. di una sostanza a pressione ridotta, noto il p.eb. a pressione ambiente e il grado di vuoto applicato

  20. DISTILLAZIONE AZEOTROPICA A = H2O H2O > B nel distillato SEMPLICE vapore in situ vapore ex situ DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE GRANDI VOLUMI DI H2O composti idrolizzabili • P°B > 10 torr a T = 100°C TEMPI LUNGHI B • immiscibile con H2O anche a T ~ 100°C • stabile a T = 100°C • Distillazione di composti IMMISCIBILI a T < p.eb. del più bassobollente A • P°B minima in prossimità di p.eb. A al calore DISTILLAZIONE ESTRATTIVA IN CONTINUO mol B P°B esterificazioni all’idrolisi spostamento di equilibri che producono H2O = acetalizzazioni mol H2O P°H2O sintesi di immine ed enammine DISTILLAZIONE SOTTO VUOTO