4. Перегонка

Одним з найважливіших методів очищення і виділення хімічних речовин є перегонка, яка є процесом розділення рідкої суміші на складові частини шляхом нагрівання рідини до кипіння і конденсації її пари у вигляді дистиляту в холодильнику.

Над всіма рідинами в результаті їх випаровування встановлюється рівновага між рідиною і парою, а отже, і певний тиск пари. Величина цього тиску залежить від природи рідини і температури. З підвищенням температури тиск пари над рідиною сильно зростає.

Температуру, при якій тиск пари стає рівним зовнішньому тиску, називають температурою кипіння. Будь-яка рідина, що не розкладається при нагріванні до температури, при якій тиск пари стає рівним 760 мм рт. ст., має свою характерну температуру кипіння при нормальному тиску.

Оскільки температура кипіння залежить від тиску, завжди потрібно вказувати тиск, при якому ця температура кипіння спостерігалася. Якщо тиск не був вказаний, то мається на увазі атмосферний тиск.

Домішки, що містяться в речовині можуть по-різному впливати на температуру кипіння, тому вона менш придатна для ідентифікації рідин і характеристики їх чистоти, ніж температура плавлення для твердих речовин.

Проста перегонка при атмосферному тиску. В тих випадках, коли речовина, що переганяється, достатньо стійка до нагрівання і практично не розкладається при температурі кипіння, для очищення користуються простою перегонкою при атмосферному тиску. Як правило, цей спосіб перегонки доцільно застосовувати для рідин з температурою кипіння від 40 до 150 °С, оскільки вище 150 °С багато речовин помітно розкладаються, а рідини з температурою кипіння нижче 40 °С переганяються зі значними втратами. Часто при перегонці температура киплячої рідини, унаслідок перегріву, дещо вища за температуру пари. Перегріви, які виникають за відсутності центрів кипіння в рідині, що переганяється, призводять до сильних поштовхів, в результаті яких речовина разом з домішками і забрудненнями може бути перекинута в приймач. Існують різні способи запобігання або ослаблення поштовхів при кипінні. Найчастіше в колбу з рідиною, що піддається перегонці, вносять так звані «кип’ятильники».

Часто, перш ніж виділити речовину шляхом перегонки, доводиться протягом багатьох годин нагрівати при температурі кипіння суміш реагуючих речовин, щоб між ними пройшла реакція. В таких випадках застосовують кип'ятіння рідини в приладі зі зворотним холодильником. Якщо ж доводиться вести реакцію з одночасним введенням у колбу рідини і перемішуванням, то використовують трьохгорлу колбу або застосовують дворогі або трьохрогі форштоси (рис. 45).

Для перегонки, як правило, використовують круглодонні колби, найчастіше колби Вюрца. Для перегонки низкокиплячих рідин беруть колбу Вюрца з високо припаяною відвідною трубкою, для висококиплячих – з низько припаяною. Температура кипіння контролюється термометром, ртутна кулька якого повинна повністю омиватися парами киплячої речовини, тобто верхній край кульки слід встановлювати приблизно на 0,5 см нижче за отвір відвідної трубки колби. Іноді немає необхідності суворо контролювати температуру пари при перегонці; в цих випадках горло перегонної колби Вюрца закривають пробкою без термометра або застосовують круглодонну колбу, яку сполучають з холодильником за допомогою зігнутої скляної трубки.

Рис. 45. Прилад для кип'ятіння суміші при одночасному введенні рідини і перемішування.

Об'єм перегонної колби вибирають залежно від кількості рідини, що переганяється, і від температури її кипіння. Рідина повинна займати не більше ²/₃ об'єму колби, в протилежному випадку можливе перекидання рідини під час кипіння в приймач. Колба не повинна бути дуже великою, особливо при перегонці висококиплячих рідин, оскільки в ній залишається велика кількість речовини, що переганяється.

Колбу закріплюють у штативі, затискаючи її лапкою вище за відвідну трубку. Щоб уникнути забруднення речовини дистилят повинен по можливості менше стикатися з пробками, тому відвідну трубку перегонної колби сполучають з холодильником так, щоб кінець її виступав з пробки в холодильник не менше ніж на 4 – 5 см і доходив до тієї частини холодильника, яка охолоджується водою. Розмір холодильника вибирають залежно від швидкості перегонки і температури кипіння рідини, що відганяється.

Пари речовин, що кристалізується при кімнатній температурі, не повинні охолоджуватися в холодильнику до температури затвердіння. Для цього холодильник можна періодично прогрівати струменем теплої води.

Рідини, які киплять в межах 200 – 300 °С, переганяють без холодильника, функцію якого в цьому випадку може виконувати відвідна трубка колби Вюрца.

Щоб по можливості знизити втрати речовини за рахунок випаровування дистиляту в приймачі, останній приєднують до форштосу холодильника за допомогою алонжа. Як приймачі використовують конічні або круглодонні колби. Для більш повної конденсації пари низкокиплячих рідин приймач поміщають в судину з охолоджуваною сумішшю.

Коли весь прилад зібраний, його ретельно перевіряють і лише тоді починають нагрівання. Залежно від температури кипіння нагрівання ведуть газовим пальником через азбестову сітку, на закритому електронагрівальному приладі або на бані. Швидкість перегонки вибирають таку, щоб стікало не більше 1 – 2 крапель дистиляту в секунду. В багатьох роботах часто доводиться спочатку відігнати легкокиплячий розчинник. Цю операцію слід проводити на водяній бані, оскільки більшість розчинників вогненебезпечна, а також для того, щоб речовину не піддавати зайвий раз термічній дії, якщо в цьому немає необхідності. Після відгонки розчинника, кидають в охолоджену колбу декілька «кип’ятильників» і проводять перегонку речовини звичайним способом.

Перегонка з водяною парою. Перегонка з водяною парою – один з поширених методів розділення і очищення хімічних речовин. Цей метод широко використовується не тільки в лабораторіях, але і в промисловості. Перегонка з парою застосовується до речовин, які практично не змішуються з водою і хімічно не взаємодіють з нею.

Перегонку з парою ведуть у таких випадках.

1. Для виділення з сумішей і очищення багатьох речовин, які киплять при дуже високій температурі або взагалі не переганяються без розкладання.

2. Для очищення речовин, забруднених великою кількістю смолянистих домішок.

3. Для розділення сумішей речовин, з яких тільки одна речовина відганяється з водяною парою (наприклад, природні смоли і масла можуть бути розділені цим методом на леткі з парою і нелеткі фракції).

4. Для виділення нелетких з парою твердих речовин з їх розчинів в розчинниках з високою температурою кипіння (таких, як нітробензол з температурою кипіння 210°С, який переганяється з водяною парою при 99 °С).

5. Для виділення малорозчинних у воді речовин, які мають при температурі близько 100 °С помітний тиск пари.

З підвищенням температури тиск пари води і тиск пари речовини, яка не змішується з нею зростають практично незалежно одне від іншого.

Перегонку з водяною парою проводять у приладі (рис. 46), що складається з пароутворювача, перегонної колби, холодильника і приймача.

Рис. 46. Прилад для перегонки з водяною парою: 1 – пароутворювач; 2 – перегонна колба; 3 – холодильник; 4 – приймач.

Пароутворювач (паровик) – це металева судина (його можна замінити як правило круглодонною колбою місткістю 1,5 – 2 л), яка має запобіжну і водомірну трубки. Запобіжна трубка доходить майже до дна пароутворювача і оберігає систему від різкого підвищення тиску, викликаного сильним нагріванням. Як правило, при підвищенні тиску вода підіймається по цій трубці, іноді відбувається навіть викид води назовні. В таких випадках потрібно збавити вогонь.

Пароутворювач сполучений з перегонною колбою за допомогою гумової трубки. Як перегонну колбу можна застосовувати колбу Вюрца (з високоприпаяною трубкою) або звичайну круглодонну колбу. Трубка, по якій пара вводиться в колбу, повинна доходити майже до самого дна колби. Необхідно не допускати перекидання рідини, що переганяється, в приймач. Для цього колба повинна бути з довгим горлом і розташовувати її потрібно дещо похило, щоб бризки не потрапляли в паровідвідну трубку, яка лише трохи виступає з пробки. Іншим кінцем трубку сполучають з холодильником. Колбу наповнюють рідиною не більше ніж на ¹/₃ її об'єму. Між пароутворювачем і колбою поміщають скляний трійник. На його бічний відросток надівають гумову трубку з гвинтовим затиском. Цей трійник дозволяє розбирати прилад після того, як остигнуть колба і пароутворювач і, крім того, виконує роль водовіддільника. Річ у тому, що пара з пароутворювача йде волога і перегінна колба може швидко заповнитися водою. В бічному відростку трійника відбувається накопичення води, яка час від часу спускається.

Перегонку з водяною парою ведуть таким чином: пароутворювач заповнюють водою приблизно на ²/₃ його об'єму і нагрівають до температури кипіння. Одночасно нагрівають перегонну колбу. Весь цей час гумова трубка, надіта на трійник, повинна бути відкрита.

Попередній нагрів перегонної колби необхідний тому, що інакше пари води, які поступають у колбу, охолоджуватимуться і конденсуватимуться, збільшуючи об'єм рідини. Якщо ж суміш заздалегідь нагрівати, об'єм рідини майже не змінюється.

Коли вода в пароутворювачі закипить, закривають гумову трубку і починають перегонку. Пари, що утворюються, конденсуються в холодильнику і поступають в приймач у вигляді емульсії.

Якщо речовина осідає у вигляді кристалів у холодильнику, то на короткий час припиняють подачу охолоджуючої води, і пари речовини, що йдуть з колби, розплавляють кристали. Потрібно прагнути не допустити, щоб пара, яка не сконденсувалася, захопила з собою речовину, що переганяється. Впускання холодної води в холодильник потрібно проводити обережно.

Перегонку ведуть до тих пір, поки з холодильника не почне витікати чиста вода. Після закінчення перегонки спочатку відкривають затиск, а потім гасять пальники, інакше при охолоджуванні пароутворювача в ньому створюється вакуум і рідина з перегонної колби може бути втягнута в паровик.

Погон розділяють в ділильній воронці, потім залишок речовини екстрагують з води яким-небудь розчинником.

Для збільшення виходу речовини, що відганяється, коли густина даної речовини близька до густини води, рекомендується додавати до води хлористий натрій. Додавання його знижує розчинність органічної речовини у воді, а також сприяє розшаруванню, оскільки збільшується густина водного розчину.

Для перегонки речовин, тиск пари яких при 100°С невеликий і вони дуже погано переганяються з водяною парою, можна використовувати перегріту водяну пару, яка утворюється в так званих пароперегрівачах (рис. 47). Як пароперегрівач використовують згорнуту в спіраль мідну трубку, яку вмонтовують між пароутворювачем і колбою, для перегонки і нагрівають пальником до необхідної температури. Колбу для перегонки поміщають на масляну баню, нагріту до температури приблизно на 10 °С вище температури перегрітої пари, що подається. Малі кількості речовини можна переганяти з водяною парою в приладі, зображеному на рис. 48.

Перегонка при зниженому тиску. При зменшенні тиску температура кипіння рідини зменшується. Цією властивістю користуються дуже часто як в лабораторіях, так і на виробництві. Деякі речовини при нагріванні їх до температури кипіння при нормальному тиску розкладаються. Тому для очищення таких речовин застосовують перегонку при зниженому тиску (у вакуумі). Перегонку проводять як правило при залишковому тиску від 50 до 1 мм рт. ст. У деяких випадках застосовують тиск менше 1 мм рт. ст., наприклад при високовакуумній і молекулярній перегонці.

Рис. 47. Пароперегрівач з термометром	Рис. 48. Прилад для перегонки малих кількостей речовин з водяною парою: 1 – круглодонна колба; 2 – пробірка з двома трубками; 3 – холодильник

Зниження температури кипіння зі зменшенням тиску виявляється значно сильніше в області низького тиску. При зменшенні атмосферного тиску на 10 мм рт. ст. температура кипіння рідини знижується менш ніж на 1 °С. При зменшенні зовнішнього тиску удвічі температура кипіння знижується приблизно на 15 °С. Так, речовина при звичайному тиску (760 мм рт. ст.) кипить при 180 °С, при 380 мм рт. ст. – біля 165°С, а при 190 мм рт. ст. – біля 150°С.

Прилад для перегонки у вакуумі (рис. 49) складається з колби Клайзена, забезпеченої капіляром і термометром, холодильника, приймача, манометра, трійника, запобіжної склянки і водоструминного або масляного насоса. Краще застосовувати прилади на шліфах, які запобігають забрудненню дистиляту. Якщо в лабораторії немає апаратури на шліфах, то слід використовувати гумові пробки і товстостінні гумові трубки. Гумові пробки повинні входити в отвори приладів на глибину від ¹/₃ до ¹/₂ висоти пробки. Дуже корисно злегка змазати ці пробки гліцерином, але лише настільки, щоб поверхня пробки не мала жирного блиску. Недоліком гумових пробок є їх здатність легко поглинати пари багатьох органічних речовин, внаслідок чого вони розбухають і руйнуються. Іноді можна застосовувати і коркові пробки, просочені розчином рідкого скла або парафіну.

Гумові трубки, призначені для перегонки у вакуумі, перед використанням слід очистити кип'ятінням у розбавленому розчині гідроксиду натрію або оцтової кислоти протягом 10 хв., потім ці трубки ретельно промивають струменем води і сушать, продуваючи або просмоктуючи через них повітря. Оброблені гумові трубки рекомендується зберігати оддалік розчинників і масел. Перш ніж надіти товстостінну гумову трубку на оплавлену скляну трубку, потрібно змазати поверхню останньої тонким шаром гліцерину.

Рис. 49. Прилад для перегонки у вакуумі:1 – колба Клайзена; 2 – термометри; 3 – капіляр; 4 – холодильник; 5 – приймач; 6 – манометр; 7 – трійник; 8 – запобіжна склянка.

Колбу Клайзена занурюють у баню, що забезпечує рівномірне нагрівання. Температура бані повинна бути приблизно на 20 – 30 °С вище температури кипіння речовини. Колбу занурюють у баню так, щоб рівень рідини, яка переганяється, був трохи нижчим за рівень рідини в бані. Форма колби Клайзена така, що можливість перекидання рідини, яка переганяється, в дистилят при спінюванні або розбризкуванні мінімальна. Застосування двогорлої колби Клайзена дає можливість укріплювати в горлах колби за допомогою гумових пробок термометр і капілярну трубку. Якщо потрібно уникнути зіткнення пари речовини з гумою, застосовують колби Клайзена, у яких горла на кінцях відтягнуті; в таких колбах термометр і капілярну трубку укріплюють за допомогою коротких відрізків гумових трубок, які надівають на горла (рис. 50).

Рис: 50. Кріплення термометра і капіляра в колбі Клайзена за допомогою відрізків гумової трубки.

Для підтримки рівномірного кипіння в колбу вставляють скляну трубку, яка на кінці відтягнута в тонкий капіляр, що доходить майже до дна колби (1 – 2 мм від дна). Через цю капілярну трубку просмоктують весь час дрібні пухирці повітря (якщо речовина взаємодіє з киснем, то пропускають аргон, азот або двооксид вуглецю). Кількість повітря, що поступає через капіляр у колбу, можна регулювати за допомогою гвинтового затиску, надітого на товстостінну гумову трубку, насаджену на капіляр. Крім того, рекомендується вставити всередину гумової трубки нитку або тонкий дріт, щоб поперечний перетин трубки не міг повністю закритися.

Капіляр виготовляють з скляної трубки діаметром 4 – 8 мм Для цього трубку спочатку витягують у полум'ї пальника в досить тонкий капіляр, який повторно нагрівають на невеликому полум'ї і витягують у тонку нитку. Наявність просвіту перевіряють, опускаючи капіляр в пробірку з ефіром і продуваючи через нього повітря; пухирці повинні виходити поволі, поодинці, оскільки великі кількості повітря, яке проходить через капіляр знижують вакуум.

До відвідної трубки колби Клайзена при перегонці летких речовин, які мають температуру кипіння нижче 150 °С, необхідно приєднувати короткий водяний холодильник, оскільки неповна конденсація пари дистиляту призводить до втрат речовини, яка переганяється. Рідини, що киплять у межах 150 – 200 °С, не вимагають великого охолодження, в цьому випадку достатньо охолоджувати приймач струменем води (рис. 51).

Як приймачами, коли речовина переганяється без розділення на фракції, користуються колбами Вюрца або товстостінними колбами для відсмоктування. Для збирання декількох фракцій дистиляту застосовують алонж з відведеннями, або так званий «павук» (рис. 52). До відведень на гумових пробках приєднують пробірки або круглодонні колби, призначені для збору окремих фракцій. У верхнього кінця алонжа є відвідна трубка, через яку проводиться відсмоктування повітря. Щоб зібрати фракції при вакуум-перегонці, повертають алонж навкруги осі, при цьому пробка повинна бути злегка змочена гліцерином. Для створення вакууму в лабораторії найчастіше застосовують водоструминні насоси або спеціальний вакуум-насос, який створює високе розрідження.

Рис. 51. Прилад для перегонки висококиплячих речовин у вакуумі	Рис. 52. «Павук»

Водоструминний насос знижує тиск приблизно до 10 мм рт. ст. залежно від температури води. Для вимірювання розрідження при перегонці у вакуумі служить ртутний манометр (рис. 53), який вмонтовують у прилад між приймачем і запобіжною склянкою водоструминного насоса. Запобіжна склянка приєднується до приладу, щоб уникнути перекидання води з насоса в манометр або прилад (наприклад, при раптовому падінні тиску води у водопровідній сіті). Між манометром і запобіжною склянкою ставлять скляний трійник з надітими на гумові трубки гвинтовими затисками. Трійник дозволяє сполучати прилад з насосом або атмосферою.

Приступаючи до перегонки під вакуумом, необхідно дотримувати всі запобіжні засоби і одягати захисні окуляри або лицьові щитки з пластмаси.

Успішність вакуум-перегонки в значній мірі залежить від правильності зборки приладу, при цьому особлива увага звертається на герметичність апаратури. Щоб перевірити, чи добре «тримає вакуум» прилад, щільно закривають затиском гумову трубку, приєднану до трубки капіляра, включають насос і спостерігають, наскільки швидко створюється необхідне розрідження. Якщо поворотом затиску відключають прилад від насоса, рівень ртуті в манометрі повинен залишатися без зміни. Якщо розрідження не досягається, перевіряють всі місця сполучення, більш щільно вставляють пробки, більш глибоко надівають гумові трубки і т.д.

Рис. 53. Ртутний манометр.

Після того, як прилад перевірений на герметичність, колбу Клайзена наповнюють через горло, призначене для термометра, рідиною до ¹/₂ об'єму, що переганяється. Потім включають насос і, після того, як в приладі встановиться потрібний тиск, починають поступово нагрівати колбу на водяній або масляній бані або бані зі сплавом Вуда. Температура бані, яка вимірюється термометром, повинна перевищувати температуру кипіння речовини на 20 – 30 °С. За допомогою затиску регулюють впускання повітря через капіляр так, щоб забезпечити рівномірне кипіння. Коли рідина почне кипіти, регулюють нагрівання так, щоб у приймач капало не більше двох крапель в секунду.

У разі значної конденсації пари рідини на стінках колби Клайзена і дуже повільної перегонки колбу теплоізолюють шаром азбесту. Якщо під час вакуум-перегонки виникла необхідність дуже сильно нагрівати перегонну колбу, то підвищення температури до потрібної межі слід проводити поступово, оскільки різкий підйом температури призведе до швидкого паротворення, а суміш пари речовин, що утворюється при цьому з повітрям може виявитися вибухонебезпечною.

Після закінчення перегонки перш за все припиняють нагрівання, видаляють баню, щоб колба Клайзена могла швидко охолонути, поворотом затиску відключають прилад і манометр від вакууму-насос, вимикають останній і, поволі відкриваючи гвинтовий затиск, який затискає гумову трубку на капілярній трубці колби Клайзена, дають повітрю проникнути всередину приладу для вирівнювання тиску. Якщо ж при зборці приладу був використаний дуже тонкий капіляр і гвинтового затиску для регулювання впускання повітря не було, то повітря в прилад впускають, обережно відкриваючи затиск у трійника.

Силу просмоктування повітря контролюють по манометру, причому ртуть повинна поволі переходити з відкритого коліна в закрите. Якщо впустити відразу багато повітря, ртуть може пробити запаяне коліно і манометр вийде з ладу; крім того, можливе розбризкування залишків рідини в колбі Клайзена і забруднення ними дистиляту в приймачі. Після того, як тиск у приладі зрівняється з атмосферним, можна приступити до розбирання апаратури. Перш за все від'єднують приймач, потім колбу Клайзена. З колби спочатку обережно виймають термометр, потім капіляр.

Фракційна (дробова) перегонка. При простій перегонці у міру випаровування суміші (якщо суміш складається з двох компонентів) вміст низькокиплячого компоненту в парах, які відходять, безперервно зменшується, максимальний вміст низькокиплячого компоненту в них – в початковий момент перегонки. При цьому можна одержувати декілька фракцій різного складу, роздільно збираючи їх. Спосіб перегонки з розділенням суміші на декілька фракцій, називається фракційною перегонкою.

В основі теорії фракційної перегонки лежать два закони фазової рівноваги в системі рідина – пара, розроблені в 1881 – 1884 рр. Д.П. Коноваловим.

Закони Коновалова в сучасному формулюванні читаються так:

1) у подвійній рідкій системі пар відносно багатше тим компонентом, надбавка якого підвищує загальний тиск пари.

2) максимуму або мінімуму тиску пари подвійної рідкої системи відповідає суміш, насичена пара якої володіє однаковим з нею складом.

Із законів Коновалова витікають два наслідки: 1) у подвійній рідкій системі пар відносно багатший тим компонентом, додавання якого знижує температуру кипіння; 2) максимуму або мінімуму температури кипіння подвійної рідкої системи відповідають рідина і пара з однаковим якісним і кількісним складом.

Суміші рідин, що повністю змішуються, розділяються на два класи. Суміші першого класу можуть бути розділені на чисті компоненти, вони не утворюють нероздільно киплячих сумішей. Суміші другого класу утворюють нероздільно киплячі суміші, які, не дивлячись на різні температури кипіння чистих речовин, не можуть бути розділені перегонкою на чисті компоненти.

Суміші першого класу мають тиск пари, який за величиною є проміжним між тиском пари обох чистих компонентів (розглянемо для простоти перегонку бінарних сумішей). Низькокипляча рідина має високий тиск пари, який стає рівним атмосферному при відносно низькій температурі, тоді як висококипляча рідина має низький тиск пари, який стає рівним атмосферному лише при відносно високій температурі.

Суміші першого класу виділяють пари, в яких вміст легколеткого компоненту завжди більший, ніж у початковій суміші. Тому рідина в колбі при перегонці більше збагачена висококиплячим компонентом.

Для збільшення ефективності розділення суміші і зменшення числа перегонок слід користуватися дефлегматорами. Суть дії дефлегматорів полягає в тому, що внаслідок охолодження зовнішнім повітрям частина пари суміші, що переганяється, конденсується. Пари, що сконденсувалися, захоплені дефлегматором, стікають назад у колбу, збагачуються висококиплячим компонентом, а пари, які летять далі, збагачені низькокиплячим компонентом. застосування дефлегматорів забезпечує гарний контакт між стікаючою вниз рідиною (флегмою) і парою, що підіймається вгору. У противотоковій системі, що утворилася, відбувається безперервний тепловий і матеріальний обмін, в результаті пара збагачується низькокиплячим компонентом, а стікаюча вниз рідина – висококиплячим.

Відношення кількості конденсату, що повертається в дефлегматор у вигляді рідини, до загальної кількості одержуваного за той же проміжок часу відгону називається флегмовим числом. За цією величиною можна визначити ефективність всього процесу, оскільки вона характеризує точність розділення суміші на компоненти і тривалість розгону. Наприклад, якщо флегмове число велике, розділення суміші буде більш повним коли менша швидкість перегонки.

Ректифікація. Як проста, так і фракційна перегонка не дають можливості провести повне розділення компонентів суміші й одержати їх у чистому вигляді. Наприклад, обидва компоненти є леткими і тому переходять у пар, хоча і в різному ступені. Для досягнення якнайповнішого розділення компонентів застосовують ректифікацію.

Ректифікацією називається багатократна дистиляція, яка здійснюється при протитечії пари і рідини. При зіткненні пари, що підіймається, зі стікаючою рідиною відбувається часткова конденсація пари і часткове випаровування рідини. При цьому з пари конденсується переважно висококиплячий компонент, а з рідини випаровується переважно низкокиплячий. Таким чином, стікаюча рідина збагачена висококиплячим компонентом, а пари, що підіймаються, – низькокиплячим, внаслідок чого пари, що виходять з апарату є майже чистим низкокиплячим компонентом. Ці пари конденсуються. Частина конденсату повертається назад у колонку у вигляді флегми, інша частина відводиться як дистилят.

Для ректифікації застосовують лабораторні ректифікаційні колонки різних конструкцій (рис. 54), які приєднують до перегонної колби. За допомогою ректифікаційних колонок вдається розділяти рідини, температури кипіння яких відрізняються лише на 2 °С.

Рис. 54. Колонка ректифікації: 1 – насадка; 2 – ізоляція; 3 – термометр; 4 – холодильник.

Ефективність колонки залежить від її висоти, характеру насадки, кількості флегми і якості теплоізоляції. Часто в лабораторії використовують спрощені ректифікаційні колонки, наповнені обрізками скляних трубок, скляним намистом і т.д.

Проте не завжди речовини, які киплять при різних температурах, можуть бути розділені за допомогою перегонки. Ці речовини утворюють так звані нероздільно киплячі, або азеотропні, суміші. Такі, наприклад, суміші: етиловий спирт – бензол (32:68); етиловий спирт – хлороформ (7:93); етиловий спирт – чотирихлористий вуглець (16:84); етиловий спирт – вода (95:5); хлороформ – вода (97:3) і т.д. Існують подвійні і потрійні суміші з певним співвідношенням компонентів, у яких склад насиченої пари і рідини однаковий.

Такі суміші киплять при температурі більш низькій або більш високій, ніж температура кипіння кожного компоненту суміші окремо. Азеотропні суміші зустрічаються дуже часто, причому більшість із них має температуру кипіння більш низьку, ніж температура кипіння кожного компоненту суміші окремо. Так, наприклад, суміш, що складається з 7 ч. етилового спирту і 93 ч. бензолу, кипить при 60 °С, не дивлячись на те, що спирт кипить при 78 °С, а бензол при 80 °С.

Явище азеотропії обумовлено складною взаємодією молекул у рідині, основаною на силах зчеплення, асоціації і сольватації. Азеотропія знаходить різноманітне застосування. Нею користуються для виділення і очищення різних речовин, для видалення води з реакційної суміші, для абсолютування розчинників і т.д.

Для виділення одного з компонентів азеотропної суміші можна користуватися виморожуванням, а також хімічними реакціями, в яких діє один з компонентів суміші.