Question 1

מהו ההבדל בין זיכוך פשוט לזיכוך שברי?

Accepted Answer

זיקוק פשוט משתמש במחזור אחד של התאיידות-עיבוי והוא היעיל ביותר עבור תערובות שההבדל בין נקודות הרתיחה שלהן הוא לפחות 25°C או עבור תערובות המכילות מוצקים לא נדיפים. זיקוק שברי משתמש במספר מחזורי התאיידות-עיבוב דרך עמודת זיקוק (fractionating column) הממולאת בחרוזי זכוכית או בצמר פלדה, מה שמאפשר הפרדה של נוזלים שנקודות הרתיחה שלהם קרובות יותר מ-25°C ומביא להשגת תזקיקים ברמת טוהר גבוהה יותר.

Question 2

כיצד עמודה לזיקוק שברי (fractionating column) משפרת את טהרת הזיקוק?

Accepted Answer

עמודה למקטרה מספקת שטח פנים רחב שבו אדי מתעבים ומתאדים מחדש פעמים רבות בעודם עולים. כל מחזור של התעבהות-אידוי פועל כלוח תיאורטי, המעשיר באופן הדרגתי את האדים בתרכובות נדיפות יותר. דבר זה יוצר לוחות תיאורטיים רבים בתוך מכשיר אחד, מה שמאפשר לשלושה לוחות להגיע לרמת טיהור של 99% בהשוואה לצורך במספר זיקוקים פשוטים.

Question 3

מהו התפקיד של הנדיפות בהפרדה באמצעות זיקוק?

Accepted Answer

נפיחות, הנטייה של מולקולות לברוח מהפאזה הנוזלית לפאזה הגזית, קובעת את יעילות ההפרדה. חימום מגביר את האנרגיה הקינטית המולקולרית, ובכך גורם לתרכובות נפיחות יותר להתאדות ראשונות. כאשר לחץ האדים שווה ללחץ האטמוספרי בנקודת הרתיחה, נוצרות בועות והנוזל מתאדה. תרכובות נפיחות יותר עוברות באופן מועדף לפאזה הגזית, מה שמאפשר הפרדה סלקטיבית המבוססת על הבדלי נקודות רתיחה.

Question 4

מדוע תרשים נקודת רתיחה מועיל לניבוי תוצאות זיקוק?

Accepted Answer

דיאגרמת נקודת רתיחה משרטטת את הטמפרטורה אל מול הרכב הנוזל והאדים, ובכך חוזה את הרכב האדים שנוצרים בכל טמפרטורה. לדוגמה, תערובת שווה של ציקלוהקסאן וטולואן רותחת ב-90°C, אך מניבה 80% אדי ציקלוהקסאן. דבר זה מאפשר לכימיהים לחזות את טוהר התזקיק ולקבוע כמה מ './לוחות תיאורטיים' (theoretical plates) נדרשים כדי להשיג את ההפרדה הרצויה.

Question 5

כיצד מוערכת טוהר התוצר (הדיסטילט) לאחר זיקוק שברי?

Accepted Answer

טוהר התוצרי הזיקוק מוערך בדרך כלל באמצעות ספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית גרעינית (NMR), המזהה שיאים אופייניים לכל תרכובת. ספקטרא של NMR של תערובות המוצא מראים שיאים עבור כל הרכיבים, בעוד שתוצרי זיקוק טהורים מראים שיאים רק עבור התרכובת הנדיפה ביותר. טכניקה זו מאשרת הפרדה מוצלחת ומכמתה את הרכב הדגימות שנאספו.

Question 6

מהם היישומים המעשיים של זיקוק מעבר לשימוש במעבדה?

Accepted Answer

זיקוק משמש בבתי זיקוק לנפט לצורך הפרדה בקנה מידה גדול, ובייצור משקאות חריפים להפרדת אתנול מתוצרי לוואי של תסיסה. כרומטוגרפיה של גזים מיישמת עקרונות של זיקוק שברי (fractional distillation) בקנה מידה מיקרוסקופי, תוך שימוש באלפי מכתות תיאורטיות להפרדת תערובות נדיפות. אדי חומר נפץ בריכוזים נמוכים מופרדים באופן סלקטיבי אף הם באמצעות עקרונות זיקוק בשילוב עם דסורפציה תרמית ומלכוד קריוגני.

Question 7

אילו מדידות מרכזיות נרשמות במהלך הליך של זיקוק שברי?

Accepted Answer

טמפרטורת האדים נרשמת באופן רציף כדי לנטר את התקדמות ההפרדה, כאשר הקריאות נלקחות במרווחים של 2 מ"ל תזקיק. קצב האיסוף נשמר על 1-2 טיפות לשנייה באמצעות ויסות החום. דגימות תזקיק נאספות במנות של 4 מ"ל ונשמרות בנפרד לצורך אנליזה מאוחרת, מה שמאפשר לכימאיים לעקוב אחר שינויים ברמת הטוהר לאורך תהליך הזיקוק.

זיקוק שברים - חידון הערכה