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La distillazione frazionata, La distillazione frazionata

La distillazione frazionata, La distillazione frazionata
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Text Box:        La <a href=distillazione frazionata (prima parte) " v:shapes="_x0000_s1027">


Scopo.

Dedurre caratteristiche di un liquido eseguendo verifiche rapide (odore,                                                                                     infiammabilità, solubilità dello zucchero). Calcolare la densità di un miscuglio. Costruirne la curva di riscaldamento.

Ipotesi.



 

A prima vista il liquido non sembra un miscuglio. Ha odore, è infiammabile e lo zucchero

non vi si scioglie. La sua curva di riscaldamento presenterà un unico pianerottolo.

Occorrente

·        Un becker piccolo per contenere il liquido

      • Una provetta contenente altro liquido
      • Pezzetti di carta
      • Acqua
      • Alcool etilico
      • Zucchero contenuto in un pirottino
      • Bilancia elettronica
      • Cilindro graduato
      • Treppiede + reticella metallica
      • Becco bunsen
      • Accendino
      • Sostegno metallico + morsetto
      • Tappo con tubicino di vetro e un altro foro
      • Cronometro
      • Termometro
      • Tubicino di gomma
      • Provette
      • Becker pieno d’acqua fredda
      • Pipetta pasteur
      • Pezzetti di porcellana

               

Procedimento.

Si osserva e si annusa il liquido. Si prendono 3 pezzetti di carta e si immerge un’    

estremità di un pezzo in acqua, di un altro in alcool etilico e di un altro nel liquido. Fatto ciò con l’accendino si accendono le estremità imbevute una per volta e si osserva se e come bruciano. In seguito, per determinare la densità del miscuglio, si versa una parte del liquido nel cilindro graduato e in seguito si pesa la stessa quantità, annotando ogni volta i dati ottenuti. Per completare la prima parte dell’esperimento, si versa nel becker più piccolo dello zucchero. Siccome si deve versare solo una quarta parte dello zucchero rispetto alla quantità del liquido (per esempio si versa 1 grammo di zucchero in 4 ml di liquido), è opportuno misurare il liquido rimasto nel becker e eventualmente arrotondare la sua quantità ad un numero intero, prelevando un eventuale eccesso di liquido con la pipetta pasteur. Nella seconda parte dell’esperimento, si posiziona l’altra provetta contenente il liquido sul treppiede proteggendola con la reticella metallica e assicurandola al sostegno metallico con il morsetto. Quindi si inseriscono i pezzetti di porcellana nella provetta per attenuare un’eventuale eccessiva ebollizione, si tappa la provetta e, inserito il termometro nel foro libero del tappo (ci si può aiutare con del silicone), si collega il tubicino di vetro con l’interno di un’altra provetta adagiata nel becker contenente acqua fredda con il tubicino di gomma. Tale sistema consentirà di far condensare i gas prodotti dal riscaldamento della provetta. Quindi si posiziona il becco Bunsen sotto il treppiede e lo si accende. Contemporaneamente si aziona il cronometro ed ogni 30 secondi si prende nota della temperatura registrata dal termometro, finché il liquido sia quasi del tutto evaporato. Si verifichi, durante il riscaldamento, che la fiamma del becco Bunsen sia costantemente calda e accesa e che il termometro non tocchi le pareti della provetta.

N.B. Avremmo dovuto cambiare la provetta adagiata nel becker con l’acqua fredda ogni volta che avessimo riscontrato una ripetizione dei valori della temperatura per tre o quattro volte. Ma in questo caso non è stato necessario, perché non è stata fatta  la distillazione frazionata del liquido.

Osservazioni

A prima vista. Il liquido, essendo trasparente, non sembra un miscuglio di sostanze. Tuttavia, odorandolo,  abbiamo potuto escludere che si tratti di acqua, perché ha un odore particolare. Quando abbiamo acceso il pezzo di carta imbevuto d’acqua, abbiamo notato che esso non brucia affatto; quando abbiamo acceso il pezzo imbevuto d’alcool etilico, abbiamo notato che brucia immediatamente, consumando in fretta la carta; infine quando abbiamo acceso il pezzo di carta imbevuto del miscuglio, abbiamo notato che esso prima non brucia, ma dopo comincia a bruciare la carta asciutta. Quando abbiamo pesato e misurato il liquido, abbiamo ottenuto che la massa è uguale a 1,8 g e il volume è uguale a 2 ml. Quindi, essendo la densità uguale a m/V, abbiamo che 1,8 g : 2 ml = 0,9 g/cm  . In seguito, quando si voleva versare dello zucchero nel liquido, abbiamo misurato 4 ml di liquido e vi abbiamo versato 1g di zucchero, notando così che lo zucchero, dopo aver agitato il liquido, vi si scioglie apprezzabilmente ma non del tutto. Infine, grazie ai dati della raccolti della temperatura durante il riscaldamento del liquido, siamo riusciti a costruire il seguente grafico:



Dalla lettura di questo grafico, si deduce che, per la presenza di due pianerottoli, le sostanze presenti nel liquido sono due. In particolare queste sostanze hanno il punto di ebollizione una a 78 °C e l’altra a 96 °C.

Conclusioni

La presenza di due pianerottoli nel grafico, testimonia che il liquido è un miscuglio di due sostanze. Pertanto la prima e l’ultima ipotesi non sono state confermate. Per quanto riguarda l’infiammabilità, abbiamo capito che, nel caso in cui abbiamo provato ad accendere la carta imbevuta del liquido, una sostanza non bruciava, non facendo pertanto bruciare neanche la carta, mentre un’altra bruciava, trasmettendo così la fiamma alla carta asciutta. Lo zucchero vi si scioglie perché probabilmente nel miscuglio è presente una sostanza capace di scioglierlo. Tuttavia non si è sciolto tutto per la presenza dell’altra sostanza.

Text Box:        La <a href=distillazione frazionata (seconda parte) " v:shapes="_x0000_s1026">


 

Scopo

Effettuare la distillazione frazionata di un miscuglio di liquidi. Determinare la densità delle

frazioni ottenute e verificare con le prove di infiammabilità, odore e solubilità dello zucchero le caratteristiche di ciascuna di esse. Costruire la curva di riscaldamento del miscuglio.

Ipotesi

Dalla distillazione si otterranno due frazioni. La frazione ottenuta alla temperatura minore                          

sarà infiammabile e non riuscirà a sciogliere lo zucchero. La frazione ottenuta alla temperatura più alta non sarà infiammabile e riuscirà a sciogliere lo zucchero. La densità della prima frazione sarà maggiore di quella dell’acqua,; la densità della seconda sarà minore.

Occorrente

  • Tubo di vetro a due aperture (in cima e in fondo) con un tubo di vetro a camicia con

          due aperture alle estremità

  • Tre tubicini di gomma (uno collegato al rubinetto del lavello e l’altro appoggiato nel lavello)
  • 2 treppiedi (uno più grande e uno più piccolo)
  • Becco bunsen
  • Un’ampolla di vetro contenente 25 ml di miscuglio
  • Un tubicino di gomma
  • 2 becker-collettori piccoli
  • Due reticelle metalliche
  • Accendino
  • Zucchero
  • Pezzetti di carta
  • Bilancia
  • Cilindro graduato
  • Termometro
  • Cronometro
  • Pellicola trasparente o carta stagnola
  • Tappo con un tubicino di vetro e un foro libero
  • 2 sostegni metallici + 2 morsetti
  • Pezzetti di porcellana




Procedimento

Si comincia allestendo l’apparato base di distillazione: si assicura il tubo di

vetro con il tubo a camicia ad un sostegno metallico con un morsetto e, regolata l’inclinazione di quest’ultimo in modo da innalzare la parte che verrà collegata all’ampolla contenente il miscuglio rispetto alla parte da cui usciranno i vapori condensati, si collega la prima apertura del tubo a camicia al lavello con il primo tubicino e la seconda apertura del tubo al rubinetto con il secondo tubicino, in modo da permettere all’acqua, che fuoriuscirà dal rubinetto, di passare nel tubo a camicia e di defluire successivamente nel lavello. Poi con il terzo tubicino di gomma si collega l’estremità più alta dei tubi di vetro al tubicino di vetro del tappo dell’ampolla contenente il miscuglio. (Si consiglia di estendere al massimo questo tubo in modo da agevolare il più possibile il passaggio dei vapori). In seguito, inseriti i pezzetti di porcellana per attenuare un’eventuale eccessiva ebollizione all’interno dell’ampolla con il miscuglio e inserito il termometro nel foro restante del tappo dell’ampolla stessa, si posiziona il recipiente sul treppiede, proteggendolo con un retina metallica, lo si tappa e vi si posiziona sotto il Becco bunsen ancora spento. Prima di accenderlo, si posiziona il primo becker-collettore alla fine dei tubi di vetro (siccome il liquido che uscirà dei tubi dovrà raccogliersi in questo becker e visto che vi è un’altezza relativamente grande tra il foro di uscita e il recipiente, si consiglia di appoggiare quest’ultimo su un treppiede e una reticella). Quindi si accende il Becco bunsen e, aiutandosi con il cronometro, si registrano i valori della temperatura segnati sul termometro inserito nel tappo ogni trenta secondi. Durante il riscaldamento del miscuglio, potremmo riscontrare una ripetizione dei valori di temperatura per varie volte; qualora ciò accadesse, si deve cambiare il becker-collettore con un altro, coprendo il primo becker o con della carta stagnola o con della pellicola trasparente per evitare che eventuali liquidi volatili come gli alcool possano evaporare. Questa operazione si dovrà ripetere ogni volta che si dovrà cambiare becker. Quando tutto il liquido sarà evaporato, si spegne il Becco bunsen.

Ora si può passare alla seconda parte dell’esperimento: il calcolo della densità delle due frazioni ottenute. Quindi preleviamo una quantità di liquido dal primo becker e la misuriamo con il cilindro graduato; tarato il peso del cilindro, si pesa la stessa quantità della sostanza contenuta nel cilindro. Si procede così anche con la seconda frazione. In seguito, annusate le due frazioni, si immergono due pezzettini di carta rispettivamente nel primo e nel secondo becker-collettore e si accendono con l’accendino, notando se e come bruciano. Infine, siccome per verificare la solubilità dello zucchero nelle due frazioni vi si deve versare una quarta parte di soluto, si misurano 4 g del primo liquido e vi si versa 1 g di zucchero. Si procede allo stesso modo anche con la seconda frazione.

Osservazioni

Registrando i valori della temperatura durante il riscaldamento, siamo riusciti a

costruire un grafico ( 1). Osservandolo, si capisce che si è dovuti cambiare il becker-collettore a 78 °C e a 97 °C. In questo modo si è riusciti a separare le sostanze del miscuglio sfruttando il loro diverso punto di ebollizione. Può accadere, però, che questo procedimento non sia del tutto esatto, poiché, quando i vapori di una sostanza passano nel sistema di tubi, vi restano sempre dei residui, i quali si possono miscelare con vapori di altre sostanze. Quindi può capitare che, pur avendo eseguito le istruzioni alla perfezione, nella frazione che dovrebbe contenere una sola sostanza ve ne sono due.

Quando abbiamo annusato la prima frazione, abbiamo percepito un odore molto pungente, caratteristico degli alcool; mentre quando abbiamo annusato la seconda frazione, abbiamo percepito un odore molto meno pungente di prima, ma che pur sempre testimonia la presenza minima di alcool. Quando abbiamo misurato le densità del liquido , abbiamo ottenuto che la massa è pari a 1.6 g e il volume a 2 cm per il primo liquido e che la massa è pari a 1.9 g  e il volume a 2 cm  per il secondo liquido. Quindi la densità della prima frazione è uguale a 0.8 g/cm  e la densità della seconda frazione è uguale a 0.95 g/cm  .

Quando abbiamo immerso dello zucchero nelle due frazioni, abbiamo notato che nella prima non si scioglie, mentre nella seconda si. Quando infine abbiamo acceso i pezzetti di carta imbevuti dei due liquidi abbiamo notato che nel primo caso la carta prende fuoco immediatamente e che nel secondo caso la carta prende fuoco, ma meno facilmente. Il fatto che nel secondo caso la carta si sia accesa con più difficoltà testimonia l’imprecisione del sistema di distillazione usato, in quanto una piccola quantità dell’alcool si è mischiata al liquido non infiammabile.

Conclusioni

Con questo esperimento siamo riusciti a distillare un miscuglio di due liquidi. Si è

capito che, poiché evapora a 78 °C, è infiammabile e non riesce a sciogliere lo zucchero, per il suo odore pungente e per la sua densità, la prima frazione è molto probabilmente alcool isopropilico; mentre si è capito che, poiché evapora a 97 °C, non è infiammabile e riesce a sciogliere lo zucchero, per il suo odore molto poco pungente e per la sua densità, la seconda frazione molto probabilmente è acqua. Quindi le prime tre ipotesi vengono confermate, in quanto si sono ottenute due frazioni e si è visto che la sostanza ottenuta alla temperatura più alta non è infiammabile e riesce a sciogliere lo zucchero, mentre l’altra è infiammabile e non riesce s sciogliere lo zucchero. L’ultima ipotesi non è stata confermata, in quanto la densità della seconda frazione (alcool isopropilico) è minore di quella dell’acqua. 






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