DISTILAREADistilarea reprezint cel mai important i utilizat proces de separare i purificare pentru substanele lichide, att n practica de laborator ct i industrial a chimiei organice. Distilarea const n transformarea substantei lichide n vapori i condensarea acestor vapori cu ajutorul unor dispozitive de rcire (refrigereni) adecvate. Fenomenul constnd n miscarea unei singure faze (de vapori), se numete distilare n echicurent . Dac o parte din condensat se ntoarce n balon, deci se mic n sens contrar cu vaporii, se vorbete de distilare n contracurent. Acest tip de distilare se realizeaz n coloane de distilare i poart numele de rectificare. Separarea i purificarea lichidelor pe aceast cale se bazazea pe diferena de volatilitate a diferitelor lichide i pe faptul cunoscut , ca n timpul distilrii unei substane pure, temperatura de distilare rmne constant, dac presiunea nu variaz. Eficacitatea unei distilri depinde de mai muli factori, dintre care, cei mai importani sunt : diferena presiunilor de vapori a componentelor lichide, posibilitatea de formare eventual a unor amestecuri azeotrope, volumul probei de distilare, tipul i mrimea instalaiei folosite, acurateea cu care este condus distilarea.

DISTILAREA SIMPLDistilarea simpl (nefracionar) este utilizat n practica de laborator a chimiei organice, n cazul n care lichidul de distilat conine practic doar o singur component volatil, care trebuie purificat sau pentru a separa un solvent dintr-o soluie pe care aceasta o formeaz cu o substan nevolatil. Principiile fizice ale separrii prin distilare : La distilarea unui amestec binar, presiunipe pariale ale componentelio pA i pB , respect legea lui Raoult (caz ideal) : pA = pAxA pB = pBxB unde pA , pB = presiunile de vapori ale componenilor puri A i B iar xA , xB = fracia molar a compuilor A i B n lichid

Dat fiind c, n cazul unui amestec binar xB = 1-xA, pentru raportul presiunilor pariale se poate scrie : pA pA xA = p B pB 1 x A Presiunile pariale pA i pB sunt legate de presiunea total p prin intermediul fraciilor molareale ale celor doi componeni n faza de vapori yA i yB. pA = pyA ; pB = pyB = p(1-yA) introducnd n relaia de mai sus obinem : yA p x = A A 1 y A pB 1 x A Considernd notaiile x i y fr indice a fi fraciile componentului volatil i notnd raportul presiunilor de vapori a componenilor (presiunea de vapori relativ) ecuaia de mai sus va deveni : y x pA , = = 1 y 1 x pB

Ecuaia arat relaia dintre concentraiile relative ale componentului volatil n faza gazoas, respectiv n cea lichid. Se poate observa c, deosebiri n componena fazei gazoase i celei lichide apar numai dac 1. Numai n acest caz este posibil o separare prin distilare. Coninutul n componenta volatil a fazei gazoase crete cu att mai mult cu ct este mai mare , adic cu ct se deosebesc presiunile de vapori ale componenilor puri. Ecuaia de mai sus red nbogirea fazei gazoase n componenta volatil la o singur evaporare. ac substanele nu au volatilitate suficient de difereniat, separarea lor nu se poate realiza printr-o singur evaporare i condensare, fiind necesar repetarea de mai multe ori a acestei operaii. Acest lucru se poate realiza n coloanele de distilare (distilare fracionar, rectificare). Faptul dac este suficient sau nu o singur distilare pentru separarea componenilor, este dificil de apreciat de un nceptor. Adesea se supraapreciaz posibilitatea distilrii simple. Ca o regul general (empiric), se poate spune c distilarea simpl nu este eficient dac temperaturile de fierbere ale componenilor nu difer cel puin cu 800 C. Efectuarea distilrii simple: Distilarea simpl se face n limita temperaturilor cuprinse ntre 400C i 1500C. Substanele care au temperatur de fierbere peste 1500C se pot descompune , iar cele cu temperaturi de fierbere pn la 400C se distil cu pierderi mari ntr-un distilor obinuit. n timpul distilrii unei substane lichide ce conin i mici cantiti de impuriti, temperatura de distilare crete la nceput mai ncet sau mai rapid, pn cnd atinge un punct la care se menine constant i unde trece marea majoritate a substanei cce trebuie distilat (purificat). Creterea ulterioar a temperaturii ar indica faptul c distilarea componentei principale s-a terminat, urmnd distilarea eventualelor impuriti, cu puncte de fierbere ceva mai ridicate. De obicei aceast cretere este precedat de o scdere relativ brusc, de scurt durat, a temperaturii, care marcheaz sfritul contactului vaporilor componentei principale cu rezervorul termometrului. Reprezentnd grafic o astfel de distilare, la care se urmrete creterea temperaturii T n funcie de volumul de distilat V, se obine curba cu trei yone distincte: Poriunea ab reprezint capul distilrii, alctuit din impuritile volatile ; poriuneabc mijloc de distilare, reprezint substana pur cu punct de fierbere constant ; iar poriunea cd reprezint coada de distilre alctuit din impuriti mai puin volatile. n mod practic, n cazul distilrii simple, n care se urmrete doar recuperarea solventului, pentru a putea separa substana solid pe care acesta a solvit-o, distilarea se ntrerupe n momentul n care s-a ajuns la punctul c din grafic,astfel c nu se mai pune problema unei cozi de distilare. Aceai situaie este valabil i n cazul n care s-a urmrit doar purificarea unei substanelichide care conine numai urme de impuriti mai volatile, alturi de impuriti mai puin volatile. Aparatura folosit: a.) surs de nclzire: care poate fi o baie de ap (n cazul lichidelor care fierb pn la 800C), o baie de aer (plnia Babo), bi de nisip, de ulei de aliaj Wood (50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn, 12,5% Cd) sau o manta electric de nclzire, pentru temperaturile mai ridicate. Bile de ulei i de aliaj au avantajul unei nclziri mai uniforme. nclzirea se poate realiza cu ajutorul unui reou electric sau a unui bec de gaz instalat sub o sit de azbest, lsnd un spaiu de 2-3 mm ntre aceasta i fundul balonului de sticl.

b.) Blazul de distilare: reprezentat de un balon Wurtz, prevzut cu un termometru, al crui rezervor de mercur trebuie s fie situat cu aproximativ 5mm mai jos dect nivelul tubului lateral al balonului. n locul balonului Wurtz se poate folosi i un balon cu fund rotund la care se adaug unul din dispozitivele de distilare. Cea mai simpl i practic soluie o reprezint folosirea unui balon cu fund rotund cu lif , cruia i se ataeaz un dispozitiv Wurtz de distilare. Se evit n acest mod operaia de gurire a dopurilor i inconvienentele ce apar n cazul unor solveni care detelioreaz dopurile de cauciuc sau plut. c.) Sistemul de rcire pentru condensarea vaporior: care poate fi n funcie de temperatura vaporilor, un refrigerent Liebig descendent , pentru lichidele cu punct de fierbere pn la 120-1300C sau un refrigerent de aer descendent pentru lichidele cu punct de fierbere mai ridicat de 130-1400C. Utilizarea refrigerentului Liebig rcit cu ap de la robinet la 10-200C pentru lichide cu puncte de fierbere ridicate ridicate (peste 1300C) se pot solda cu spargerea acestora datorit oculu termic prea puternic. n cazul utilizrii unui balon simplu cu lif i cu dispozitiv Wurtz de distilare, se utilizeaz un refrigerent Liebig cu lif, iar dac balonul nu are dispozitiv Wurtz, se utilizeaz un refrigerent Liebig prevzut cu cap Wurtz de distilare. d.) Vasul de colectare: a distilatului poate fi un pahar n cazul lichidelor nevolatile i neinflamabile. n cazul lichidelor volatile i inflamabile sau toxice se folosete un balon cu lif fixat la captul refrigerentului cu o alonj prevzut la ambele capete cu lifuri i cu o deschidere tubular lateral care permite ataarea unui tub de cauciuc prin intermediul cruia, urmele de vapori volatili sau toxici sunt conduse sub ni sau spre canalul de scurgere al apei, care le va antrena. n locul balonului cu lif se poate utiliza i un flacon conic de vid legat cu o alonje simpl de refrigerent sau un balob Wurtz legat cu un dop direct la refrigerent. Efectuarea distilrii : se poate realiza cu ajutorul unei instalaii ca n figura alturat : n lipsa unei aparaturi cu lif, se utilizeaz clasicul balon Wurtz legat de un refrigerent Liebig descendent, care la rndul su este legat de un vas de colectare ( conexiunea se realizeaz cu dopuri de cauciuc sau plut). Balonul de distilare se umple cel mult 2/3 din volumul su iar pentru asigurarea unei fierberi uniforme, cu evitarea supranclzirii , se introduc, obligatoriu, cteva bucele de porelan poros. Uniformizarea fierberi se poate realiza i prin utilizarea unui agittor magnetic, sau barbotnd prin intermediul unei capilare un curent de aer sau azot. Fierberea omogen are o deosebit importan n

Instalaie pentru distilarea simpla realizarea unei distilricorecte, rbufnirile lichidului (datorate supranclzirii locale) pot cauza impurificarea fraciunii pure sau pot provoca chier accidente (proiectarea n aer a termometrului , debordarea lichidului i aprinderea sa). n cazul n care s-a neglijat introducerea de la nceput a bucelelor de porelan poros, acestea nu se vor aduga niciodat n soluia deja nclzit, deoarece n momentul adugrii se poate declana fierberea brusc a lichidului, debordarea sa i un eventual incendiu.

n funcie de natura lichidului de distilat, nclzirea balonului pe baie de ap, aer, ulei, electric , se face de asemenea manier nct distilarea s decurg lent , numai astfel putndu-se aprecia, cu ajutorul termometrului temperatura real de fierbere. Este recomandat, n acest sens, nclzirea balonului pe o baie cu temperatur constant (baie prevzut cu un termometru de contact legat la un releu) meninut cu aproximativ 100C peste punctul de fierbere a lichidului. n cazul unei supranclzirii , care provoac o distilare rapid, n balon se produce suprapresiune i temperatura de distilare critic la termometru nu mai corespunde cu punctul de fierbere al fraciunii respective la presiunea admosferic. Urmnd indicaiile termometrului, cnd temperatura de distilare rmne constant, se colecteaz distilatul pur (cu o vitez de distilare de 1-2 picturi distilat pe sec.). n cazul distilrii unor substane care se solidific la temperatura camerei (de ex. fenolul cu punct de topire de 430C) apare pericolul nfundrii tubului lateral al balonului Wurtz i n consecin acesta trebuie nclzit puin pentru a asigura topirea produsului solid i curgerea sa n balonul de colectare. Problema se poate rezolva i prin introducerea in tubul lateral a unei srme de cupru (cu captul n interiorul balonului, unde vaporii au temperatur ridicat), care datorit conductibilitii sale termice asigura topirea substanei. Pentru distilarea unor cantiti mici de substane solide, ce se solidific deja la temperatura camerei, se pot utiliza baloanelr sabie prevzute cu tub lateral, de form special, de diametru mare, n care se poate colecta substan solid. n cazul distilrii lichidelor volatile, se va asigura o bun rcirea refrigerentului, folosindu-se un refrigerent cu suprafa mare de rcire (cu bil sau serpentin)i o vitez mrit a circulaiei de ap. Ca ageni frigorifici eficieni pot fi utilizai: saramura rcit la -100C pn la -200C , un amestec de etilenglicol i metanol rcit de un agregat frigorific (se poate distila astfel metilamina care are p.f. -80C). Unele lichide spumeaz n timpul distilrii. n soluiile apoase efectul dispare, dac se adaug cteva picturi de octanol sau ulei siliconic, sau la spumare puternic, renunndu-se la termometru i introducndu-se prin capul de distilare o capilar, curentul de aer distilnd bulele de spum.

ESTERIFICAREASINTEZA ACETATULUI DE ETILAcetatul de etil se obine din acid acetic i alcool etilic conform urmtoarei ecuaii de reacie:

CH3COOH + C2H5OHReactivi: 13mL alcool etilic 13mL acid sulfuric concentrat 25mL alcool etilic 25mL acid acetic glacial carbonat acid de sodiu solid soluie 50% clorur de calciu clorur de calciu anhidr. Aparatur: balon Wurtz plnie picurtoare termometru refrigerent descendent plnie de separare cilindrii gradai baie de apa

CH3COOC2H5 + H2O

balon de colectare. Instalaia:

Mod de lucru: ntr-un balon Wurtz prevzut cu plnie picurtoare, termometru i refrigerent descendent, se introduc 13mL etanol i 13mL acid sulfuric concentrat. Se nclzete pn la 100oC pe baie de ap sau pe plit cu nclzire i agitare magnetic. Dup ce s-a atins temperatura, se adaug ncetul cu ncetul, prin plnia picurtoare, un amestec format din 25mL etanol i 25mL acid acetic glacial. Se picur amestecul cu aceeai vitez cu care se distil esterul. Distilatul colectat este prelucrat la sfritul reaciei : o Pentru ndeprtarea urmelor de acid acetic glacial, distilatul se agit cu o soluie de bicarbonat de sodiu, pn cnd ptura superioar rmne alcalin. o Se separ patura superioar, dup care se spal cu o soluie 50% clorur de calciu, pentru ndeprtarea etanolului n exces. o Se usuc pe CaCl2 anhidr. Se culege poriunea care distil ntre 70 80oC Esterul pur are punctul de fierbere 78oC.