ה זִקוּק היא שיטה להפרדת תערובות הומוגניות, כלומר כאשר הרכיבים נמצאים בשלב אחד.
ישנם שני סוגים של זיקוק. זיקוק פשוט משמש בהפרדת מוצק-נוזל ובזיקוק חלקי בתערובת של נוזלים המתערבבים זה עם זה.
כדי להיות מסוגל לבודד רכיב מסוים של תערובת יש צורך לשנות משתנה. במקרה של זיקוק, ההפרדה מתרחשת על ידי שינוי הטמפרטורה כך שמרכיב העניין משנה את מצבו הפיזי.
התכונה של החומרים המשמשים בתהליך זה היא נקודת רתיחהכלומר טמפרטורה שבה מתרחש השינוי מנוזל לגז.
תהליך זיקוק
תהליך הזיקוק מורכב מאספקת חום לתערובת עד שמגיעים לנקודת הרתיחה של הרכיב המעניין והיא משתנה למצב גזי, תוך הפרדת עצמה מהאחרים.
לאחר מכן, הגז עובר בעמוד קירור, בו יוסר חום מהחומר עד שיגיע לנקודת ההיתוך שלו ובכך יחזור למצב נוזלי. חומר זה מופנה למיכל אחר.
זיקוק פשוט
להפרדה מתערובת הומוגנית מוצק מומס בנוזל נעשה שימוש בזיקוק פשוט.
בתמונה למטה נוכל לראות את הציוד הבסיסי לתהליך ההפרדה.
האם הם:
- בקבוק זיקוק (1), המכיל את התערובת;
- שמיכת חימום (2), המספקת חום לתערובת;
- מדחום (3), לניטור שינוי הטמפרטורה;
- מעבה (4), לקירור הרכיב המאוד ו
- כוס (5), לאיסוף הרכיב המופרד במצב נוזלי.
תהליך זה יכול לשמש, למשל, כדי להפריד בין נתרן כלורי (NaCl), המכונה מלח שולחן, ומים. למלח יש נקודת רתיחה של 1465 מעלות צלזיוס והוא מתמוסס במים ליצירת תערובת הומוגנית.
מכיוון שלמים יש נקודת רתיחה של 100 מעלות צלזיוס, הם עוברים בקלות למצב גזי ומופרדים מהתערובת, בעוד המלח מתגבש ונשאר במצב מוצק במיכל.
אדי המים יוצאים בחלק העליון של בקבוק הזיקוק ועוברים דרך מעבה. מים קרים או קרים מסתובבים על הקירות של ציוד זה. חילוף החום בין הנוזלים גורם לרכיב המופרד של התערובת לאבד חום ולחזור למצב נוזלי כדי להיאסף במיכל אחר. נוזל זה נקרא תזקיק.
זיקוק חלקי
להפרדה מתערובת הומוגנית נוזלים שמתערבבים זה עם זה ועם הבדל גדול בין טמפרטורות הרתיחה, נעשה שימוש בזיקוק חלקי.
שיטה זו מחולקת מכיוון שהרכיבים מופרדים מהתערובת פנימה סדר עולה של נקודת רתיחה, כלומר, החל מהנמוך ביותר עד לזה שדורש את הטמפרטורה הגבוהה ביותר כדי לשנות את הפאזה.
בתמונה למטה, יש את הציוד המשמש לביצוע השיטה.
כמו בזיקוק פשוט, משתמשים בבקבוק זיקוק (1), שמיכת חימום (2), מדחום (4), מעבה (5) וכוס (6). אולם, ה עמודת זיקוק או חלוקה (3) הוא הציוד המאפשר הפרדה לפי טמפרטורה.
לעמוד הזיקוק יש שורה של מכשולים בתוכו כדי למנוע מכל מרכיבי התערובת להנדיף בו זמנית.
תהליך זה נמצא בשימוש נרחב להפרדת חלקים של נפט, שהוא תערובת של פחמימנים. חלק ממרכיבי הנפט ונקודות הרתיחה שלהם (PE) בהתאמה הם: בוטאן (PE 20ºC), בנזין (PE 150ºC) ונפט (PE 300ºC).
באמצעות זיקוק חלקי, בוטאן הוא המרכיב הראשון המופרד, מכיוון שיש לו את נקודת הרתיחה הנמוכה ביותר, לאחר מכן בנזין, עם נקודת רתיחה בינונית, ולבסוף נפט.
יישומי זיקוק
זיקוק נמצא בשימוש נרחב בתעשיות, שכן תערובות רבות עוברות תהליך זה. משקאות חריפים כמו וויסקי, ברנדי וודקה מיוצרים בשיטה.
התעשייה הפטרוכימית משתמשת בזיקוק חלקי לזיקוק נפט. מגדלי זיקוק הם מבנים גדולים שנועדו להפריד בין חלקי הדלק המאובנים הזה.
תרגילי זיקוק
שאלה 1
זיקוק הוא שיטת הפרדה המבוססת על מאפיינים.
הכימיה
ב) פיזיקה
ג) ביולוגי
ד) כללי העניין
חלופה: ב) פיזיקה.
נקודת הרתיחה היא תכונה פיזיקלית ספציפית של החומר, שכן היא טבועה בחומר נתון. זוהי הטמפרטורה שבה חומר משתנה ממצב נוזלי למצב גזי, כלומר, הוא עובר אידוי.
שאלה 2
אלו הן דוגמאות לתערובות המופרדות בזיקוק, למעט
א) מים + אצטון
ב) מי מלח
ג) מים + שמן
ד) מי ים
חלופה נכונה: ג) מים + שמן.
מים ושמן הם חומרים בלתי ניתנים לערבב. במקרה זה, שיטת ההנקה משמשת להפרדת מרכיבי התערובת. שיטה זו מבוססת על הבדל בצפיפות.
תמלחת (מים + מלח) ומי ים, שיש בהם גם מלחים מומסים, מופרדים בזיקוק פשוט. עבור מים ואצטון, נעשה שימוש בזיקוק חלקי.
שאלה 3
(UFRGS) מערכת הטרוגנית דו-פאזית נוצרת משלושה נוזלים שונים A, B ו-C. ידוע ש:
A ו-B מתערבבים זה עם זה;
C אינו מתערבב עם A ועם B;
A הוא נדיף יותר מ-B.
בהתבסס על מידע זה, השיטות המתאימות ביותר להפרדת שלושת הנוזלים הן:
א) צנטריפוגה וסילוק.
ב) טנקה והתכה חלקית.
ג) סינון וצנטריפוגה.
ד) סינון וזיקוק חלקי.
ה) טנקה וזיקוק חלקי.
חלופה נכונה: ה) טנקה וזיקוק חלקי.
המערכת ההטרוגנית של השאלה כוללת שני שלבים:
שלב 1: נוזלים A ו-B, המתערבבים זה עם זה
שלב 2: נוזל C, שאינו ניתן לערבב עם שאר הרכיבים
לכן, בשל השוני בצפיפות, שלב 1 מופרד משלב 2 בשיטת הדקנטציה. בגלל ההבדל בטמפרטורת הרתיחה, מכיוון ש-A נדיף יותר מ-B, כלומר, הוא נוטה לעבור בקלות למצב גזי, נעשה שימוש בזיקוק חלקי.
קבל יותר ידע עם התוכן:
- זיקוק פשוט וחלקי
- הפרדת תערובות
- תרגילים על הפרדת תערובות
