Operazioni Unitarie Chimiche: Vaporizzazione, Distillazione, Assorbimento, Adsorbimento

Vaporizzazione ed Ebollizione: Principi Fondamentali

Il passaggio di stato da liquido a vapore si chiama vaporizzazione. Questo processo può avvenire in due modi distinti:

• Evaporazione: avviene solo sulla superficie del liquido.
• Ebollizione: coinvolge l'intero volume del liquido.

Quando si riscalda un liquido in un contenitore, la pressione di vapore aumenta fino a raggiungere la pressione atmosferica. A questo punto, il vapore si origina da tutta la massa del liquido e fuoriesce. Questo fenomeno è l'ebollizione.

La temperatura di ebollizione è una caratteristica specifica di ogni sostanza, ma varia in funzione della pressione. La tensione di vapore, a sua volta, dipende dalla temperatura e aumenta con essa.

Forze Intermolecolari e Pressione di Vapore

Secondo la costituzione del liquido, più intense sono le forze intermolecolari, minore è la pressione di vapore e, di conseguenza, maggiore è la temperatura di ebollizione.

La Distillazione: Principio e Componenti

Definizione e Scopo

La distillazione è un'operazione unitaria in cui, tramite il trasferimento di massa da liquido a vapore (cambiamento di stato), è possibile separare liquidi mescolati con diversi punti di ebollizione o con volatilità differenti. Consiste nel far bollire un liquido (miscela) contenuto in un contenitore (caldaia) e nel condensare i vapori che sono stati generati. I vapori condensati formano il distillato, mentre il liquido residuo nella caldaia è chiamato residuo. La componente più volatile della miscela tende ad accumularsi nel distillato, mentre la componente meno volatile tende ad accumularsi nel residuo.

Componenti di un Apparato di Distillazione

Un tipico apparato di distillazione include i seguenti componenti:

1. Termometro
2. Colonna di distillazione
3. Pallone di distillazione
4. Fonte di calore
5. Condensatore
6. Ricevitore
7. Adattatore per vuoto

Tipologie e Applicazioni della Distillazione

Di seguito alcune applicazioni e tipologie di distillazione:

• Distillazione Semplice: Per estrarre vapore.
• Distillazione Frazionata: Utilizzata per liquidi con temperature di ebollizione simili.
• Distillazione Sotto Vuoto: Impiegata per sostanze che possono alterarsi o degradarsi a temperature più elevate. Una pressione più bassa richiede una temperatura più moderata per raggiungere il punto di vaporizzazione.
• Distillazione Rettificata: Realizzata con colonne a piatti o con riempimento.
• Importanza del Contatto Liquido-Vapore: È fondamentale ottenere un buon contatto tra il liquido e il vapore per favorire il trasferimento di materiale, ad esempio utilizzando piatti a campana, forati o a valvola.

Verifica di Conoscenze

FVFVVV

Assorbimento e Adsorbimento: Operazioni di Separazione

Assorbimento

L'assorbimento è la dissoluzione di un gas in un liquido. È utilizzato in laboratorio per preparare alcuni reagenti commerciali, come l'ammoniaca o l'acido cloridrico. Nell'industria, è impiegato per separare o purificare un flusso di gas, spesso in torri di assorbimento, per rimuovere componenti indesiderati da un flusso di gas.

Adsorbimento

L'adsorbimento è un'operazione di separazione in cui una sostanza viene messa a contatto con un fluido e un adsorbente solido. Può essere adsorbimento fisico o adsorbimento chimico. È utilizzato nell'industria per eliminare sostanze organiche che possono causare colore, odore o sapore indesiderabile. Esempi di adsorbenti includono: carbone attivo, gel di silice, allumina, zeoliti, sepiolite, terra di diatomee (tripoli).