Destylacja – rozdzielanie ciekłej mieszaniny wieloskładnikowej poprzez odparowanie, a następnie skroplenie jej składników. Stosuje się ją w celu wyizolowania lub oczyszczenia jednego lub więcej związków składowych. Proces wykorzystuje różną lotność względną składników mieszaniny.

Główny produkt destylacji (czyli skroplona ciecz) nazywany jest destylatem. Pozostałość po destylacji nazywana jest cieczą wyczerpaną.

Najważniejszymi urządzeniami zwiększającymi efektywność destylacji są: kolumna rektyfikacyjna (kolumna destylacyjna) i deflegmator (który jest również rodzajem kolumny rektyfikacyjnej, o specyficznej konstrukcji i zastosowaniu).

Laboratoryjny zestaw destylacyjny: 1. palnik 2. kolba 3. nasadka destylacyjna 4. termometr 5. chłodnica 6. oliwka wlotowa wody 7. oliwka wylotowa wody 8. odbieralnik 9. oliwka próżniowa (gazu obojętnego) 10. łącznik destylacyjny

Warunki powodzenia destylacji[edytuj]

Aby destylacja była skuteczna, skład gazu musi być różny od składu cieczy. Podstawowym warunkiem jest tu różnica temperatur wrzenia rozdzielanych związków chemicznych. Istnieją mieszaniny, których składników nie można rozdzielić przez „zwykłą” destylację, gdyż ciecze składowe podczas wrzenia wykazują identyczną prężność pary. Są to mieszaniny azeotropowe.

Mieszaniny azeotropowe można rozdzielić metodą destylacji azeotropowej, która polega na rozdestylowaniu ich po uprzednim wprowadzeniu dodatkowego składnika, tzw. czynnika azeotropującego, który tworzy z substancjami azeotrop trójskładnikowy, wrzący w innej temperaturze i z innym stosunkiem składników niż mieszanina wyjściowa. Przykładem może być azeotrop etanol-woda (95,57% etanolu, temperatura wrzenia czystego etanolu 78,3 °C), który można rozdzielić po dodaniu pewnej ilości benzenu. Powstaje wówczas trójskładnikowa mieszanina azeotropowa – o składzie 7,5% wody, 18,5% etanolu, 74% benzenu – mająca temperaturę wrzenia 68,86 °C. Po całkowitym oddestylowaniu takiej mieszaniny pozostałością jest alkohol bezwodny (absolutny). Metoda ta była stosowana w przemyśle spirytusowym, obecnie nie jest ona stosowana ze względu na toksyczność benzenu.

Krystalizacja – proces powstawania fazy krystalicznej z fazy stałej (amorficznej), fazy ciekłej, roztworu lub fazy gazowej. Krystalizacja jest procesem egzotermicznym. Przeprowadza się ją w celu wyodrębnienia związku chemicznego z roztworu. Mieszaniny jednorodne cieczy (rozpuszczalnik) i ciała stałego (substancja rozpuszczona) mają graniczne stężenie, w którym rozpoczyna się proces krystalizacji.

Krystalizacja z fazy ciekłej[edytuj]

Krystalizacja z fazy ciekłej jest powszechnie występującym zjawiskiem w naturze. Większość związków chemicznych ma ściśle określoną temperaturę, w której ulega krystalizacji. W przypadku mieszanin temperatura krystalizacji zależy od składu mieszaniny.

Krystalizacja z fazy ciekłej ma ogromne znaczenie technologiczne przy obróbce cieplnej takich materiałów jak metale, tworzywa sztuczne, sztuczne i naturalne włókna, oraz szkło.

Zwykle proces krystalizacji przebiega w czterech częściach zwanych fazami:

• nukleacja (zarodkowanie) - powstawanie zarodków krystalizacji, czyli miejsc, od których kryształy zaczynają powstawać

• swobodny wzrost pojedynczych kryształów zwany propagacją krystalizacji

• reorganizacja warstwy powierzchniowej i powstawanie tzw. mikrostruktury krystalicznej

• zlepianie się pojedynczych kryształów w większe struktury

Przy odpowiednim doborze warunków krystalizacji może ona zatrzymać się na drugim etapie, dzięki czemu uzyskuje się monokryształy, które nie są zlepkami małych kryształków tylko jednorodnymi dużymi kryształami. Zwykle jednak występują wszystkie cztery etapy. Liczba i rozkład przestrzenny zarodków, szybkość i stopień doskonałości propagacji oraz sposób w jaki odbywa się trzecia faza krystalizacji są silnie zależne od warunków ich prowadzenia takich jak szybkości chłodzenia, czystości materiału, kształtu naczynia itp. Przebieg krystalizacji ma decydujące znaczenie na mikrostrukturę skrystalizowanego materiału, co powoduje, że warunki krystalizacji mają ogromny wpływ na własności mechaniczne materiałów, które przerabia się przez topienie i ponowne zestalanie (metale, tworzywa sztuczne i szkło).

Krystalizacja z roztworu[edytuj]

Proces krystalizacji z roztworu przeprowadza się zwykle w celu wyodrębnienia i oczyszczenia wybranego związku chemicznego. Każdy układ rozpuszczalnik - związek chemiczny ma pewne graniczne stężenie, zwane stężeniem nasycenia, od którego rozpoczyna się krystalizacja. Stężenie to z reguły maleje ze spadkiem temperatury. Krystalizację z roztworu przeprowadza się poprzez schłodzenie roztworu lub odparowanie rozpuszczalnika. Można też przeprowadzać krystalizację dodając stopniowo do roztworu ciecz, w której nie rozpuszcza się jeden z jego składników. Szczególną techniką krystalizacji z roztworu są tzw. metody kroplowe, np. metoda wiszącej kropli.

Proces ten odbywa się w podobny sposób jak zwykła krystalizacja z fazy ciekłej, większe jednak znaczenie ma tu pierwszy i drugi etap krystalizacji, a trzeciego etapu można łatwiej uniknąć.

Krystalizacja z fazy gazowej[edytuj]

Polega na krystalizacji par metali lub faz z plazmy na powierzchni docelowej. Połączenie naniesionej powłoki i podłoża ma charakter adhezyjny i zależy od czystości podłoża, dlatego też stosuje sie chemiczne (zgrubne) i jonowe (dokładne) metody oczyszczania powierzchni. Celem procesu jest wytworzenie cienkich warstw modyfikujacych fizyczne i chemiczne własności powierzchni.