引入
如何将酒精和水分离?如何将石油中不同沸点的组分分开?
蒸馏和分馏有什么区别?
为什么减压蒸馏可以降低物质的沸点?
蒸馏是利用液体混合物中各组分沸点差异进行分离的基本实验方法。从实验室到石油化工,蒸馏都是最常用的分离技术之一。
正文
定义
蒸馏是将液体加热至沸腾,使液体汽化,再将蒸气冷凝为液体的操作。分馏是利用分馏柱对沸点相近的液体混合物进行多次蒸馏的操作。
蒸馏装置
蒸馏装置由以下部分组成:
| 部分 | 仪器 | 作用 |
|---|---|---|
| 加热 | 酒精灯/电热套 | 提供热量 |
| 蒸馏瓶 | 圆底烧瓶 | 盛放待蒸馏液体 |
| 温度计 | 温度计（水银球位于支管口处） | 监测蒸气温度 |
| 冷凝管 | 直形或球形冷凝管 | 冷却蒸气 |
| 接收器 | 锥形瓶/圆底烧瓶 | 收集馏分 |
**冷凝管使用:**冷水从下口进,上口出（逆流冷却效果更好）。
简单蒸馏
适用于分离沸点相差较大（通常 ）的液体混合物,或从溶液中分离出挥发性溶剂。
操作要点:
- 蒸馏瓶中加入沸石（防止暴沸）
- 温度计水银球上沿与蒸馏瓶支管口下沿平齐
- 先通冷凝水,再加热
- 控制加热速度,使馏出速度约 滴/秒
- 收集温度计读数稳定时的馏分
应用实例:
- 从海水中蒸馏淡水
- 制取蒸馏水
- 初步提纯有机溶剂
分馏
当混合物中各组分的沸点相差较小（）时,简单蒸馏无法有效分离,需要使用分馏。
**原理:**分馏柱中发生多次汽化-冷凝过程,相当于多次简单蒸馏。低沸点组分优先通过分馏柱,高沸点组分被冷凝回流。
**分馏柱:**柱内填充物（玻璃珠、金属丝网等）增大气液接触面积,提高分离效率。
应用:
| 应用 | 分离对象 | 说明 |
|---|---|---|
| 石油分馏 | 原油各组分 | 分馏塔,按沸点范围分出汽油、煤油、柴油等 |
| 空气分馏 | 和 | 先液化空气,再分馏 |
| 乙醇-水分离 | 乙醇和水 | 最多可得到 乙醇（共沸物） |
石油分馏产物:
| 馏分 | 沸点范围 | 碳原子数 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 石油气 | 燃料气 | ||
| 汽油 | 汽车燃料 | ||
| 煤油 | 航空燃料 | ||
| 柴油 | 柴油发动机 | ||
| 润滑油 | 润滑 | ||
| 重油/沥青 | 残余 | 铺路、燃料 |
共沸物
某些混合物在特定组成比例下,液相和气相的组成相同,沸腾时温度恒定,称为共沸物。此时无法通过蒸馏进一步分离。
| 共沸物 | 组成 | 共沸点 |
|---|---|---|
| 乙醇-水 | 乙醇 | |
| 盐酸 |
要得到无水乙醇,需加入生石灰 吸水后再蒸馏,或用分子筛脱水。
减压蒸馏
液体的沸点随外界气压降低而降低。减压蒸馏通过降低系统压力,使高沸点或热敏性物质在较低温度下蒸馏,避免分解。
**应用:**提纯高沸点有机物、分离热敏性物质。
水蒸气蒸馏
将水蒸气通入含有不溶（或微溶）于水的有机物的混合物中,使有机物在低于其沸点的温度下随水蒸气一起蒸出。
适用条件:
- 有机物不溶或微溶于水
- 在 左右有一定蒸气压
- 与水不发生化学反应
**应用:**提取植物精油（如玫瑰精油、薄荷油）、分离苯胺。
引出
为什么乙醇和水形成共沸物?如何打破共沸?
精馏塔的理论塔板数如何影响分离效率?
萃取和蒸馏各自适合什么样的分离场景?