Questo è un processo fisico attraverso il quale è possibile separare due componenti di un miscuglio omogeneo (in questo caso acqua e etanolo) grazie al loro diverso punto di ebollizione.
In questa esperienza effettueremo in laboratorio la distillazione frazionata del vino, per separane l'etanolo.
Durata: 1 ora
Scopo:
Dimostrare come è possibile
separare i componenti di un miscuglio omogeneo (soluzione) mediante
distillazione frazionata.
Teoria:
Portando a ebollizione il vino
(soluzione etanolo/acqua) si forma una fase gassosa composta da una
miscela più ricca in etanolo (più bassobollente) rispetto alla fase
liquida. Permettendo a questo processo di ripetersi più volte,
tramite una colonna di frazionamento sufficientemente alta, nella
parte più alta della colonna si avrà una miscela azeotropica,
ovvero la miscela etanolo/acqua con il punto di ebollizione più
basso (78,1° C, 95,6% in etanolo). Questa miscela viene poi fatta
condensare in un tubo di raffreddamento, e raccolta in fase liquida.
Materiale:
- Vino
Strumenti:
- Mantello riscaldante
- Pallone
- Colonna di frazionamento
- Raccordo a T e curva
- Termometro da distillazione
- Colonna di raffreddamento
- Beacker
- Sostegni e pinze
- Tubi di gomma
Procedimento:
- Montare il distillatore, sistemando in sequenza: mantello
riscaldante, pallone, colonna di frazionamento, raccordo a T con
termometro, curva, colonna di raffreddamento. Può essere necessario
sollevare il mantello riscaldante. Tutta la vetreria deve essere
fissata ai sostegni. Collegare con i tubi in gomma la colonna di
raffreddamento al rubinetto dell'acqua fredda e allo scarico (deve
entrare dal basso e uscire dall'alto).
- Riempire di vino il pallone
- Sistemare un becher sotto la colonna di raffreddamento
- Aprire il rubinetto, in modo che scorra un filo d'acqua nella
colonna di raffreddamento
- Accendere il mantello riscaldante
- Osservare la temperatura segnata dal termometro man mano che
procede la distillazione.
Risultato:
Mentre il vino si riscalda la
temperatura segnata dal termometro non varia, così come all'inizio
dell'ebollizione. Quando il livello del vapore raggiunge il
termometro, la temperatura sale immediatamente a circa 78° C, e
inizia a condensarsi del liquido (miscela vicina all'azeotropo) nella
colonna di raffreddamento, che si raccoglie nel becker.
Procedendo con la distillazione, la temperatura salirà a 100° C: significa che l'etanolo è evaporato completamente e ora si sta condensando acqua.
Procedendo con la distillazione, la temperatura salirà a 100° C: significa che l'etanolo è evaporato completamente e ora si sta condensando acqua.
puoi spiegare meglio il risultato grazie
RispondiEliminaIl vino bolle ad una temperatura intorno a 90° - 95° C; poiché l'etanolo è più volatile dell'acqua, il vapore che si formerà sarà una miscela di acqua ed etanolo arricchita in etanolo rispetto al vino di partenza. Risalendo la colonna di frazionamento, questa miscela subirà diversi cicli di evaporazione/condensazione arricchendosi sempre più in etanolo: ad esempio, partiamo da un vino al 10% in etanolo, questo bollirà a 94° C circa, formando un vapore al 50% in etanolo; questo vapore risalirà la colonna, ma così facendo la sua temperatura scenderà, mettiamo, a 87° C, temperatura alla quale parte (soprattutto acqua) del vapore condenserà formando una soluzione al 20% in etanolo, e la parte rimasta vapore sarà arrivata al 70% in etanolo; questo vapore salirà ancora, si raffredderà ancora, fino ad esempio a 82°, quando parte di esso condenserà formando una soluzione al 55% in etanolo, e il vapore rimanente avrà l'82% di etanolo, e così via.
RispondiEliminaQuesto processo proseguirà fino a quando il vapore non si è raffreddato fino a 78,1° C, arricchendosi in etanolo fino al 95,6%: questo vapore è in equilibrio, a questa temperatura, con una soluzione alla stessa concentrazione del 95,6% in etanolo, dunque anche se parte del vapore condensasse ancora, la parte che rimane vapore non si arricchirebbe più oltre questo punto. Si è formato un azeotropo.
Questo vapore al 95,6% in etanolo, ad una temperatura di 78,1° C, risale fino in cima alla colonna di frazionamento, dove si trova il termometro, che quindi non appena viene raggiunto dal vapore dovrebbe segnare proprio quella temperatura.
Il vapore poi prosegue nella colonna di raffreddamento, dove la temperatura scende rapidamente, costringendo il vapore a condensare e passare in fase liquida. Questo liquido scende lungo la colonna di raffreddamento e si raccoglie nel becher posto sotto di esso.
Il processo prosegue finché c'è etanolo nel vino di partenza: quando tutto l'etanolo è evaporato, rimane soltanto acqua, che bolle a 100° C formando vapore acqueo, appunto, a 100° C. Questo risale la colonna di frazionamento, fino ad arrivare al termometro, che registrerà l'arrivo del vapore di sola acqua segnando una temperatura non più di 78,1° C ma di 100° C.