DISTILLAZIONE. Chimica

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1 Chimica Silvia LICOCCIA Professore Ordinario di Fondamenti Chimici per le Tecnologie Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche Università di Roma Tor Vergata DISTILLAZIONE

2 Diagramma P di vapore/composizione per una soluzione di due liquidi volatili P A P soluzione P B P B X A = 1: liquido A puro, pressione di vapore = P A X B = 1: liquido B puro, pressione di vapore = P B X A = 1 X B = 0 P A X A = 0 X B = 1 P B > P A è B più volatile di A linee piene: pressione parziale di A e B sulla soluzione linea tratteggiata (somma delle due): tensione di vapore della soluzione ad ogni composizione

3 Composizione della fase liquida e della fase vapore X A e X B : frazioni molari in fase vapore X A e X B : frazioni molari in fase liquida Legge di Dalton per la fase vapore P A = x A P P B = x B P Legge di Raoult: P A = P A X A P B = P B X B x ' A = P A P = P A P 0 A x A + P 0 B x B P A P A + P B = = P A / P A 0 x A + x B P 0 / P 0 B A x ' A = x A x A + x B (P 0 B / P A 0 )

4 Composizione della fase liquida e della fase vapore x ' A = x A x A + x B (P 0 B / P A 0 ) Se P B > P A è B più volatile di A è P B /P A > 1 poiché X A + X B = 1 il denominatore della frazione >1 e X A < X A : quantità relativa di A in fase vapore < della quantità relativa di A in fase liquida. Il vapore sarà più ricco del componente più volatile. Su queste considerazioni sono basati i processi di purificazione e separazione dei liquidi per distillazione.

5 Distillazione miscele liquidi miscibili Distillazione: processo basato sulla vaporizzazione di una fase liquida per applicazione di calore e sulla sua successiva condensazione per raffreddamento, in un contenitore diverso da quello in cui è avvenuta la vaporizzazione.

6 Distillazione miscele liquidi miscibili Liquidi Ideali: ΔH mesc = 0, le interazioni soluto/soluto e solvente/solvente sono pari a quelle soluto/solvente. Seguono la Legge di Raoult. x A = 1; x B = 0 x B x A 0 1 x B = 1; x A = 0

7 Deviazioni positive dalla legge di Raoult le interazioni soluto/soluto e solvente/solvente sono minori di quelle soluto/solvente: la miscela ha una tensione di vapore maggiore etanolo-acqua, isopropanolo-acqua, propanolo-acqua

8 Deviazioni negative dalla legge di Raoult le interazioni soluto/soluto e solvente/solvente sono maggiori di quelle soluto/solvente: la miscela ha una tensione di vapore minore piridina-acqua, acido acetico-acqua, ac. alogenidrici-acqua

9 Distillazione di miscele binarie ideali di liquidi miscibili Quando una miscela ideale di due liquidi miscibili viene scaldata fino al punto di ebollizione si ottiene una curva in cui per ogni composizione il vapore è più ricco del componente più volatile e il liquido è più ricco del componente meno volatile. Diagrammi isobari: riportano in ordinata la T di ebollizione della miscela alla pressione stabilita ed in ascissa la frazione molare del composto meno volatile. La curva che rappresenta la composizione della fase liquida si chiama curva di ebollizione, quella che rappresenta la composizione della fase gassosa si chiama curva di condensa.

10 Distillazione frazionata Piatti della colonna La fase vapore (e conseguentemente il distillato) si arricchisce del componente più volatile

11 DISTILLAZIONE DI MISCELE BINARIE NON IDEALI DI LIQUIDI MISCIBILI Distillazione di miscele binarie non ideali di liquidi miscibili Diagramma isobaro di miscele che presentano una deviazione positiva dalla legge di Raoult Il diagramma di distillazione presenta un minimo detto azeotropo a minimo. Miscela azeotropica: liquido e il vapore hanno la stessa composizione; ha un punto di ebollizione minore rispetto ai componenti puri. Mediante distillazione non è possibile ottenere i componenti puri perché distilla per primo l azeotropo.

12 Distillazione di miscele binarie non ideali di liquidi miscibili Diagramma isobaro di miscele che presentano una deviazione negativa dalla legge di Raoult Il diagramma di distillazione presenta un massimo detto azeotropo a massimo. Miscela azeotropica: liquido e vapore hanno la stessa composizione; ha un punto di ebollizione maggiore rispetto ai componenti puri. Mediante distillazione è possibile ottenere soltanto il componente presente in eccesso rispetto alla composizione dell azeotropo

13 comuni miscele binarie Alcune miscele azeotropiche Componente Alcol etilico Acqua Benzene Alcol etilico Alcol propilico Acqua Acido cloridrico Acqua Alcol metilico Acetone Alcol etilico Tetracloruro di carbonio Punto di ebollizione Punto di ebollizione dell azeotropo Composizione % in peso dell azeotropo