溶液混合物の分離 分留・抽出による分離とは?

分留による分離

水にアルコールが混合していたり
メチルアルコールとエチルアルコールが混合していたりするような
液体と液体が混合している場合はそれぞれの物質の沸点の差を利用して
蒸留を繰り返して分離することができます。

この方法を、分別蒸留または分留といいます。




互いに交じり合うことのできる2種類の液体AとB
(例えばメチルアルコールと水)の混合液を熱すると
それらの混合の割合によって沸点が変わってきます。

例えば、純粋な水の沸点は100℃ですが
これにメチルアルコールが20パーセント混合した液は
100℃よりも低い温度、約82℃で沸騰します。

さらにメチルアルコールの量を多くしていくと
混合物の沸点はだんだん低くなり

ついにメチルアルコールだけになると
メチルアルコールの沸点64.7℃で沸騰するようになります。

いろいろな割合に水とメチルアルコールを混合し
その沸点をはかって線で結ぶと図のような沸点曲線ができます。

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水にメチルアルコールが20パーセント混合した溶液を熱すると
82℃で沸騰します(図A)。

このとき発生する蒸気を冷やすと
メチルアルコールを58パーセント含んだ混合液が得られます(図B)。

メチルアルコール58パーセントの混合液を熱すると約72℃で沸騰し(図C)
そのとき発生する蒸気を冷やすと
約84パーセントのメチルアルコール溶液が得られます(図D)。

混合溶液には、このような特別な性質があるので
この性質を利用して、2つの液を分離するのです。

水とメチルアルコールの混合液を熱すると
はじめに蒸気となって出る部分には
メチルアルコールが多く含まれています。

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これを容器Iに取ります。
最後のほうで出てくる液は、水を多く含んでいます。
これを容器Ⅱに取ります。

Iの容器の液を再び蒸留して
はじめに出てくる液Ⅲと、フラスコに残った液Ⅳとに分けます。
Ⅱの液も同じように、はじめに出る液Ⅴとフラスコに残る液Ⅵとに分けます。

Ⅲ液とⅤ液をいっしょにし、Ⅳ液とⅥ液をいっしょにして
それらをまた蒸留し、前と同じことを繰り返すと
メチルアルコールと水とを分離することができます。



抽出による分離

ある物質が液体に溶けているとき、その液体とは溶けあわず
溶質だけを溶かす別の液体を加えて溶質だけを溶か出し
あとで2つの液体を分離する方法があります。

例えば、コールタールから得られたベンゼンの中には
ごく少量のチオフェンという化合物が含まれています。

チオフェンは、たいへんベンゼンによく似た性質の化合物で
蒸留しても取り去ることができません。

そこで、チオフェンを含んだベンゼンを
分液ろうとに入れ、これに濃い硫酸を加えてよく振ると
チオフェンは硫酸に溶解します。

振るのを止めて静置するとチオフェンを溶かした硫酸は
比重が大きいので下の層に、ベンゼンは上の層にわかれます。

したがって、分液ろうとのコックを開いて
下の層の硫酸を流し出すと、ベンゼンと分離できます。







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