بالن تقطیر چیست؟ – و کاربردهای آن کدامند؟
یکی از لوازم آزمایشگاهی که برای جداسازی و تقطیر مایعات بر اساس اختلاف جوش آن ها استفاده می شود، بالن تقطیر می باشد. 
تقطیر از ساده ترین و معمول ترین روش ها برای جداسازی مایعات است. این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به معرفی و توضیح تقطیر و ابزار مورد استفاده در انجام آن می پردازد.
فهرست مطالب :
۱- تقطیر چیست؟
۲- اجزای یک سیستم تقطیر ساده
۳- بالن تقطیر چیست؟
۴- اجزای بالن تقطیر
۵- خرید و قیمت بالن تقطیر
۶- مبرد
۷- انواع تقطیر
۷-۱- تقطیر ساده و فرآیند انجام آن
۷-۲- تقطیر جزء به جزء
۷-۳- تقطیر در خلأ
۷-۴- تقطیر توسط بخار
۸- کاربرد تقطیر
۱- تقطیر چیست؟
فرآیندی فیزیکی برای جداکردن اجسام از یکدیگر بر اساس تفاوت در نقطه جوش این مواداست. به عبارتی دیگر برای جداکردن جزء فرار از اجزای دیگر با نقطه جوش متفاوت است. نقطه جوش دمایی است که در آن فشار بخار ماده به بالاترین حد خود رسیده و جوشیدن اتفاق می افتد. با گرما دادن بالن تقطیر وافزایش دما و رسیدن جزء فرار محلول به نقطه جوش، این جزء شروع به جوشیدن و بخار شدن می کند. این بخار پس از گذشتن از گردن بالن دوباره متراکم شده و مایع می شود.
نکته :
در این فرآیند محلول ها با بخار خود به تعادل می رسند. رابطه مستقیمی بین فراریت و فشار بخار ماده وجود دارد و هر قدر فشار بخار یک ماده ای بالاتر باشد فراریت آن بیشتر ولی دمای جوش آن کمتر خواهد بود. هر جزء از محلول که نقطه جوش کمتری دارد اول خارج می شود و اجزای دیگر با نقاط جوش بالاتر به ترتیب به بخار تبدیل شده و سپس دوباره به حالت مایع در آمده و جدا می شوند.
۲- اجزای یک سیستم تقطیر ساده :
٭ منبع حرارت (مثل چراغ گازی و..) ٭ دماسنج
٭ بالن تقطیر (مخزن تقطیر) ٭ محل ورود و خروج آب
٭ مبرد (سرد کننده یا کندانسور ) ٭ درپوش چوب پنبه ای یا پلاستیکی
٭ بالن جمع آوری مایعات ٭ همزن
۳- بالن تقطیر چیست؟
در هنگام کار در آزمایشگاه در مواقعی جداسازی مایعات مختلف از هم با روش تقطیر لازم می باشد. مهم ترین وسیله در عمل تقطیر، بالن تقطیر است که گردنی دراز با یک خروجی لوله ای در کنار این گردن است که بخارات تولید شده از این دهانه عبور می کنند. در این روش چون از حرارت بالا استفاده می شود باید جنس بالن تقطیر مقاوم در مقابل حرارت باشد (شیشه پیرکس) و به راحتی نشکند.
۴- اجزای بالن تقطیر :
هر یک از این بالن ها دارای یک قسمت انتهایی کروی شکل، یک بخش گردنی طویل و استوانه ای کمری که در وسط گردن بالن تقطیر قرار گرفته، است. قسمت دهانه بخش گردن بالن با یک چوب پنبه یا پلاستیک پوشیده می شود که در تقطیر ساده این چوب پنبه ها سوراخ دار هستند و دماسنج از این سوراخ عبور داده می شود که دماهای مختلف را از این طریق می خوانیم. همان طور که گفته شد بخارات در قسمت استوانه جریان پیدا می کنند و بعد از ورود به مبرد مایع می شود.
نکته :
اول این که حرارت دادن بالن تقطیر باید به آهستگی انجام شود تا مایعات بتوانند از هم جدا شوند، همچنین درب های چوب پنبه ای باید خوب سیل شوند، زیرا اگر گازهای تولید شده به بیرون راه پیدا کنند در تماس با شعله احتمال انفجار دستگاه تقطیر وجود دارد.
۵- روش خرید و قیمت بالن تقطیر :
این بالن ها را می توان از شرکت ها، فروشگاه های معتبر لوازم آزمایشگاهی و سایت های معتبری خریداری دارد. این بالن ها با توجه به جنس و کیفیت آن ها در شرکت های مختلف قیمت گذاری می شوند.
۶- مبرد :
مبرد یا کندانسور وسیله ای است که در دستگاه تقطیر به قسمت استوانه ی بالن تقطیر متصل می شود و وظیفه مایع کردن گازها و بخارات خروجی از بالن تقطیر را بر عهده دارد. مبرد از دو لوله در داخل هم با اندکی فاصله تشکیل شده است که بخارات از لوله داخلی عبور می کند. محیط سردی که در مبرد ایجاد می شود با سیستم ورود و خروج آب با شیلنگ از شیر آب برقرار شده و آب از فاصله بین لوله داخلی و بیرونی عبور می کند.
۷- انواع تقطیر :
۷-۱- تقطیر ساده و فرآیند انجام آن :
وقتی اختلاف نقطه جوش اجزای تشکیل دهنده محلولی که تقطیر می شود، زیاد و در حد ۷۰ درجه سانتیگراد باشد از تقطیر ساده استفاده می شود. در تقطیر ساده یک دستگاه متشکل از اجزای تقطیری که در بالا گفته شد ساخته می شود. مایع درون بالن تقطیر ریخته شده و با گرما دادن، مایعات به ترتیب نقطه جوش (ابتدا اجزا با نقطه جوش کمتر)، بخار می شود و پس از عبور از قسمت گردنی و بخش استوانه ای، وارد مبرد می شود. بخاراتی که درون لوله داخلی مبرد هستند با جریان آب و محیط سرد ایجاد شده توسط آب ورودی مبرد، مایع می شود و به بالن جمع آوری مایعات مقطر وارد می شود.
توجه :
برای تهیه آب های آشامیدنی از آب های کثیف، در صابون سازی و برای به دست آوردن نوشیدنی های الکلی از این روش تقطیر استفاده می کنند.
۷-۲- تقطیر جزء به جزء :
برای جداکردن اجزای یک مخلوطی که فراریت و همچنین نقطه جوش آن ها اختلاف کمی، در حد ۲۵ درجه سانتی گراد، باهم داشته باشد از تقطیر جز به جز استفاده می شود. در این روش دستگاه تقطیر شامل ستون تقطیر است که بین بالن تقطیر و مبرد قرار می گیرد و از سینی های طبقه بندی تشکیل شده است. اجزا با نقطه جوش پایین در بالاترین نقطه از برج تقطیر و اجزا با نقطه جوش پایین در قسمت پایینی جدا می شود. در این روش چون مایع چندین بار تبخیر و سرد می شود و عمل تقطیر چندین بار انجام می شود، نسبت به تقطیر ساده بهتر اما گران تر است. از این روش برای تصفیه الکل و بنزین استفاده می شود.
۷-۳- تقطیر در خلأ :
برای ترکیباتی کاربرد دارد که در فشاری پایین تر از فشار استاندارد تقطیر می شوند. در این روش چون مایعات در دمای پایین تر از نقطه جوش خود می جوشند بهترین روش برای تقطیر ترکیبات با نقطه جوش بالا خواهد بود.
۷-۴- تقطیر توسط بخار :
ترکیباتی که نسبت به دما حساس بوده و ممکن است قبل از تقطیر تجزیه شوند مثل ترکیبات آلی، با بخار تقطیر می شوند. در این روش دما در کمترین حد نگه داشته می شود. از این روش برای تهیه روغن، چربی و واکسن استفاده می شود.
روش های دیگری برای تقطیر چون تقطیر پیوسته، ناپیوسته و مسیرکوتاه نیز وجود دارند.
۸- کاربرد تقطیر :
عمل تقطیر در آزمایشگاه و صنعت برای خالص سازی و جداکردن اجزا کاربرد دارد. به عنوان مثال از تقطیر جزء به جزء در برج های تقطیر پالایشگاه های نفتی و استخراج استفاده می شود. از روش تقطیر مداوم در پالایشگاه ها، موادی چون اتان، متان، بنزین موتور، نفت های سنگین، حلال ها و…به دست می آید. برای نمک زدایی آب دریا نیز از این روش استفاده می شود.
همچنین از تقطیر برای به دست آوردن داروها و عطرهای مختلف و استخراج اسانس گیاهان به کار گرفته می شود. برای این کار اسانس را از گیاهان خشک و پودری شده به دست می آورند. گیاهانی مثل ادویه های مختلف مانند پوست درخت دارچین، گل هایی مانند گل محمدی و قسمت های سخت گیاه مثل ریشه، این استخراج انجام می شود.
