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एथिल अल्कोहल प्रयोगशाला में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक रासायनिक यौगिकों में से एक है। इसके अलावा, यह उन कुछ अल्कोहल में से एक है जिसे अपेक्षाकृत सुरक्षित रूप से ग्रहण किया जा सकता है, क्योंकि अधिकांश अन्य अल्कोहल अत्यधिक विषैले हो सकते हैं।
इथेनॉल दो कार्बन परमाणुओं का अल्कोहल है और इसका आणविक सूत्र CH3CH3OH है । इसके कई गुणों के बीच हम इसका उपयोग एक कार्बनिक विलायक के रूप में पा सकते हैं जो पानी के साथ भी गलत है। इसमें अपेक्षाकृत कम क्वथनांक होता है और यह अत्यधिक ज्वलनशील भी होता है।
दूसरी ओर, सभी अल्कोहल की तरह, इथेनॉल विभिन्न प्रकार के कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए एक महत्वपूर्ण प्रारंभिक सामग्री है, बड़ी संख्या में रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण जिसमें यह भाग ले सकता है। इन और अन्य कारणों से प्रयोगशाला में अच्छी मात्रा में शुद्धता के साथ एथिल अल्कोहल का होना बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है।
शराब के संभावित स्रोत
एथिल अल्कोहल का उत्पादन कई तरीकों से किया जा सकता है। औद्योगिक स्तर पर, यह आमतौर पर एथिलीन के जलयोजन द्वारा उत्पादित किया जाता है, जो तेल क्षेत्रों और प्राकृतिक गैस जमा में पाए जाने वाले गैसीय हाइड्रोकार्बन में से एक है। इसके अलावा, यह खमीर सहित कुछ सूक्ष्मजीवों द्वारा कार्बोहाइड्रेट के किण्वन के माध्यम से भी बड़ी मात्रा में उत्पादित होता है।
औद्योगिक मूल की शराब का उपयोग अक्सर औद्योगिक स्तर पर कार्बनिक संश्लेषण के लिए किया जाता है और प्रयोगशाला में विलायक या अभिकर्मक के रूप में उपयोग के लिए पूर्ण अल्कोहल की तैयारी के लिए एक स्रोत के रूप में भी कार्य करता है। दूसरी ओर, एथिल अल्कोहल मादक पेय पदार्थों के मुख्य घटकों में से एक है, जहाँ हम इसे पानी और अन्य विलेय और सॉल्वैंट्स की एक विस्तृत विविधता के साथ मिश्रित पाते हैं, जो सभी मानव उपभोग के लिए उपयुक्त हैं।
चूंकि मानव उपभोग के लिए शराब की बिक्री दुनिया के अधिकांश हिस्सों में भारी रूप से विनियमित और नियंत्रित है, अन्य उपयोगों के लिए इच्छित एथिल अल्कोहल खपत को रोकने के लिए विकृत है। यह कुछ मामलों में अत्यंत कड़वे और यहां तक कि जहरीले रसायनों को मिलाकर प्राप्त किया जाता है। ये पदार्थ, भस्म होने पर इन अप्रिय प्रभावों के अलावा, विलायक या रासायनिक अभिकर्मक के रूप में उनके उपयोग में भी हस्तक्षेप कर सकते हैं।
इन और अन्य कारणों से, शराब का शुद्धिकरण एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, और इसे करने का सबसे अच्छा तरीका आसवन के माध्यम से होता है।
आसवन द्वारा इथेनॉल की शुद्धि
आसवन तरल मिश्रण को उनके क्वथनांक में अंतर के आधार पर अलग करने की प्रक्रिया है । शराब की अधिकांश प्रस्तुतियों में, जो हम वाणिज्य में पाते हैं, चाहे मादक पेय, रबिंग अल्कोहल या विकृत अल्कोहल के रूप में, इसे पानी के साथ मिलाया जाता है, जिसका क्वथनांक अधिक होता है, जो आसवन के माध्यम से इसके पृथक्करण की अनुमति देता है।
सरल बनाम भिन्नात्मक आसवन
दबाव के 1 वातावरण में, शुद्ध या पूर्ण इथेनॉल का क्वथनांक 78.37 °C होता है, जबकि पानी 100 °C पर उबलता है। उबलते बिंदुओं में यह अंतर, सिद्धांत रूप में, सरल आसवन के माध्यम से दोनों तरल पदार्थों को अलग करना संभव बनाता है। यह एक आसवन उपकरण का उपयोग करके किया जा सकता है, जैसा कि निम्नलिखित चित्र में दिखाया गया है।
इस उपकरण में एक इलेक्ट्रिक हीटिंग प्लेट, संबंधित आसवन कोहनी के साथ एक आसवन फ्लास्क, एक कंडेनसर, तापमान को नियंत्रित करने के लिए एक थर्मामीटर और एक अन्य फ्लास्क या, वैकल्पिक रूप से, आसवन को इकट्ठा करने के लिए एक बीकर होता है।
इस तथ्य के बावजूद कि यह प्रक्रिया पानी से इथेनॉल को काफी सफलतापूर्वक अलग करने की अनुमति देती है, दोनों क्वथनांक की निकटता का मतलब है कि जब मिश्रण उबलता है तब मौजूद वाष्प में अभी भी महत्वपूर्ण मात्रा में जल वाष्प होता है जो इथेनॉल के साथ संघनित होता है और आसवन में समाप्त होता है। . अतिरिक्त पानी निकालने के लिए, दूसरा आसवन किया जा सकता है, और फिर तीसरा, और इसी तरह।
हालांकि, आमतौर पर साधारण आसवन को कई बार नहीं, बल्कि एक भिन्नात्मक स्तंभ का उपयोग करके एक भिन्नात्मक आसवन करके इससे बचा जा सकता है। इन स्तंभों में, वास्तव में, कई छोटे-छोटे आसवन होते हैं क्योंकि वाष्प स्तंभ के ऊपर उठता है, संघनित होता है और फिर से वाष्पित हो जाता है।
चुनने के लिए आसवन विधि इस बात पर निर्भर करेगी कि इथेनॉल की कितनी शुद्ध आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, इथेनॉल-पानी के मिश्रण का एक साधारण आसवन जिसमें मूल रूप से प्रत्येक घटक की मात्रा के हिसाब से लगभग 50% होता है, केवल अल्कोहल को 62% तक समृद्ध करता है। इसके बजाय, सरल आसवन को कई बार दोहराना या भिन्नात्मक आसवन का उपयोग करके अल्कोहल को मात्रा के हिसाब से 95% तक लाया जा सकता है।
इथेनॉल-पानी azeotrope
दबाव के 1 वातावरण में, आसवन द्वारा एक बार अल्कोहल 95% शुद्धता तक पहुँच जाता है, इसे और अधिक समृद्ध या शुद्ध नहीं किया जा सकता है, चाहे इसे कितनी ही बार सरल या आंशिक तरीके से आसवित किया जाए। ऐसा इसलिए है, क्योंकि उस संघटन पर, मिश्रण एक azeotrope बनाता है, जिसमें दो पदार्थों का मिश्रण होता है जिनकी गैस चरण में संरचना तरल चरण के समान होती है और जो एक साथ आसवित होती हैं। इन मामलों में, मिश्रण के उबलने से तरल के बराबर वाष्प उत्पन्न होता है, इसलिए जब इसे संघनित किया जाता है, तो वही मूल मिश्रण भी प्राप्त होता है।
दबाव के 1 वातावरण में, इथेनॉल-पानी azeotrope शुद्ध इथेनॉल के क्वथनांक से थोड़ा नीचे उबलता है, सटीक होने के लिए 78.2 डिग्री सेल्सियस पर, और इसमें 95% इथेनॉल की संरचना होती है। इसका तात्पर्य यह है कि यदि उच्च स्तर की शुद्धता वाले इथेनॉल की आवश्यकता होती है (जैसे कि जब इसे गैसोलीन योज्य के रूप में उपयोग किया जाता है), तो हमें एज़ोट्रोप को तोड़ना चाहिए। यह तथाकथित azeotropic आसवन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
Azeotropic आसवन कई अलग-अलग तरीकों से किया जा सकता है। एक तरीका बेंजीन या अन्य विशेष योजक जोड़ना है जो azeotrope के गठन को रोकता है, लेकिन परिणाम के साथ उत्पादित इथेनॉल को बेंजीन को हटाने के लिए फिर से आसुत होना चाहिए।
azeotrope को तोड़ने का एक अन्य सामान्य तरीका azeotrope मिश्रण को एक आणविक छलनी (जैसे जिओलाइट) के माध्यम से पारित करना है ताकि यह मिश्रण में मौजूद पानी के एक छोटे से हिस्से को भी अवशोषित कर ले। एज़ोट्रोपिक मिश्रण के टूटने के बाद, अल्कोहल को शुद्ध करने के लिए सामान्य भिन्नात्मक आसवन को जारी रखा जा सकता है।
अंत में, azeotrope को तोड़ने का एक और तरीका दबाव को बदलना है जिस पर आसवन किया जाता है, या तो वैक्यूम लगाकर या दबाव बढ़ाकर। यह azeotrope की संरचना को संशोधित करता है, जिससे अधिक मात्रा में इथेनॉल को पानी से अलग किया जा सकता है। एक बार 95% से अधिक शुद्धता का मिश्रण प्राप्त हो जाने के बाद, इसे 1 वायुमंडल में सामान्य आसवन में लौटाया जा सकता है, क्योंकि एक बार azeotrope गठन बिंदु पारित हो जाने के बाद, इसे आसवन के दौरान फिर से नहीं बनाया जा सकता है।
आसवन उपकरण का एक उदाहरण जो इथेनॉल को 95% से अधिक की डिग्री तक आसवित करने की अनुमति देता है, नीचे दिखाया गया है:
आसवन द्वारा शराब के शुद्धिकरण के चरण
आसवन द्वारा इथेनॉल के शुद्धिकरण के लिए जो कदम उठाए जाने चाहिए, उनका वर्णन नीचे किया गया है। हम कुछ सुरक्षा उपायों के साथ शुरुआत करेंगे।
सुरक्षा उपाय
- इथेनॉल अत्यधिक ज्वलनशील है और काफी अस्थिर भी है। इसलिए, ऊष्मा स्रोत के रूप में खुली लौ का उपयोग करके कभी भी आसवन नहीं किया जाना चाहिए , क्योंकि इससे विस्फोट हो सकता है। केवल इलेक्ट्रिक आयरन या इलेक्ट्रिक हीटिंग मेंटल का ही उपयोग किया जाना चाहिए।
- मानक प्रयोगशाला सुरक्षा उपकरण का उपयोग किया जाना चाहिए, जिसमें गाउन, सुरक्षा चश्मा, और यदि संभव हो तो, सिस्टम रिसाव की स्थिति में इथेनॉल वाष्प के निर्माण को रोकने के लिए एक धूआं हुड शामिल है।
- कांच के बने पदार्थ को सावधानी से संभालना चाहिए, विशेष रूप से यह देखते हुए कि आसवन के दौरान यह गर्म होगा।
- यदि विकृत अल्कोहल को आसुत किया जा रहा है, तो मानव उपभोग के लिए आसुत का उपयोग करने की सलाह नहीं दी जाती है, भले ही आंशिक आसवन किया गया हो। ऐसा इसलिए है क्योंकि कुछ विकृत करने वाले एजेंट अत्यधिक जहरीले होते हैं और अभी भी डिस्टिलेट में मौजूद हो सकते हैं।
आवश्यक सामग्री और उपकरण
इथेनॉल के आंशिक आसवन के लिए आवश्यक उपकरण नीचे प्रस्तुत किया गया है, क्योंकि यह वह प्रक्रिया है जो सबसे कम चरणों में, सर्वोत्तम शुद्धता का उत्पादन करती है।
- लोहा या हीटिंग कंबल।
- नमूने के लिए उपयुक्त आकार का डिस्टिलेशन फ्लास्क और डिस्टिलेट को इकट्ठा करने के लिए दूसरा राउंड बॉटम फ्लास्क।
- उबलते हुए मोती।
- अंशांकन स्तंभ।
- आसवन कोहनी।
- पानी ठंडा कंडेनसर।
- थर्मामीटर।
- वैक्यूम आसवन के लिए कोहनी।
- बहता जल स्रोत।
- वैक्यूम पंप या ट्यूब।
- डिस्टिलेशन फ्लास्क और डिस्टिलेट फ्लास्क को पकड़ने के लिए 2 यूनिवर्सल सपोर्ट उनके संबंधित क्लैंप के साथ।
- कांच के ग्राउंड जोड़ों के लिए ग्रीस।
आसवन प्रक्रिया
- हीटिंग प्लेट को सार्वभौमिक समर्थन पर रखा गया है।
- आसवन फ्लास्क सार्वभौमिक समर्थन के लिए तय किया गया है
- उबलते मोतियों को पेश किया जाता है और आसुत होने के लिए नमूना जोड़ा जाता है।
- प्रभाजक स्तंभ के जमीनी जोड़ों को चिकना कर दिया जाता है और इसे गुब्बारे से जोड़ दिया जाता है।
- पूरी असेंबली को तब तक उतारा जाता है जब तक कि गेंद हीटिंग प्लेट को न छू ले।
- थर्मामीटर को डिस्टिलेशन एल्बो से जोड़ने के लिए इसी प्रक्रिया को दोहराया जाता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि थर्मामीटर का बल्ब कोहनी के खुलने के साथ समतल है।
- कोहनी का निचला हिस्सा उसी प्रक्रिया का पालन करते हुए स्तंभ के ऊपरी हिस्से से जुड़ा होता है, और बगल से निकलने वाली कोहनी कंडेनसर से जुड़ी होती है, जिसे पहले एक क्लैंप के माध्यम से दूसरे सार्वभौमिक समर्थन के लिए तय किया जाना चाहिए।
- यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि पानी के इनलेट के अनुरूप कंडेनसर का साइड कनेक्टर नीचे की ओर इशारा कर रहा है जबकि पानी के आउटलेट का अंत ऊपर की ओर होना चाहिए।
- कंडेनसर का निचला हिस्सा वैक्यूम डिस्टिलेशन के लिए डिस्टिलेशन एल्बो से जुड़ा होता है, जिसे पहले एक राउंड बॉटम फ्लास्क से जोड़ा जाना चाहिए, जो बदले में, यूनिवर्सल सपोर्ट से भी जुड़ा होना चाहिए।
- इस बिंदु पर, कंडेनसर को एक नली का उपयोग करके ठंडे पानी के स्रोत से जोड़ा जाना चाहिए, और नाली में अतिरिक्त पानी का निर्वहन करने के लिए एक और नली को ऊपरी पानी के आउटलेट से जोड़ा जाना चाहिए। एक बार यह हो जाने के बाद, पानी निकलने की टोंटी खोल दी जाती है ताकि कंडेनसर के जैकेट के माध्यम से पानी बहना शुरू हो जाए।
- हीटिंग प्लेट चालू हो जाती है और आसवन शुरू हो जाता है।
- आसवन के दौरान तापमान की सावधानीपूर्वक निगरानी की जानी चाहिए। यदि वायुमंडलीय दबाव 1 एटीएम है, तो आसवन के दौरान तापमान अपेक्षाकृत स्थिर और लगभग 78.2 डिग्री सेल्सियस रहना चाहिए, हालांकि यह मिश्रण के घटकों के आधार पर भिन्न हो सकता है।
- तापमान में वृद्धि को देखते हुए, आसवन को रोक दिया जाना चाहिए, क्योंकि इस बिंदु पर, सभी इथेनॉल-पानी का मिश्रण पहले ही आसुत हो चुका है और वे शायद अन्य पदार्थों को आसवित कर रहे हैं।
यदि आप उच्च स्तर की शुद्धता के साथ इथेनॉल प्राप्त करना चाहते हैं, तो आप एज़ोट्रोप को फिर से डिस्टिल कर सकते हैं, लेकिन इस बार वैक्यूम के तहत। ऐसा करने के लिए, हम डिस्टिलेशन फ्लास्क को हटाकर और उसे साफ करके शुरू करते हैं या हम एक नए फ्लास्क का उपयोग कर सकते हैं और मूल नमूने के बजाय पिछले डिस्टिलेट को जोड़कर चरण 1 से 10 तक दोहरा सकते हैं। फिर, निम्नलिखित दो चरणों को पूरा किया जाना चाहिए:
- डिस्टिलेशन एल्बो को एक वैक्यूम सिस्टम से जोड़ा जाना चाहिए और यह सुनिश्चित करने के लिए वैक्यूम सिस्टम को चालू किया जाना चाहिए कि सिस्टम में कोई हवा का रिसाव न हो।
- एक बार यह सत्यापित हो जाने के बाद, हीटिंग प्लेट को चालू करके आसवन शुरू किया जाता है।
- पहले की तरह, तापमान की लगातार निगरानी की जानी चाहिए। इस मामले में, आसवन तापमान वायुमंडलीय दबाव पर दर्ज तापमान से कम होना चाहिए। उदाहरण के लिए, 300 mmHg दाब पर, एक नया azeotrope बनता है जो लगभग 56°C पर उबलता है और आयतन के हिसाब से लगभग 97.4% इथेनॉल होता है।
एक बार जब यह नया azeotrope प्राप्त हो जाता है, यदि और शुद्धिकरण वांछित हो, तो वायुमंडलीय दबाव पर तीसरा आसवन किया जा सकता है। इस मामले में, azeotrope फिर से नहीं बनेगा क्योंकि मिश्रण में इथेनॉल का उच्च अनुपात होता है, जो केवल आसवन के साथ बढ़ेगा। इस तीसरे आसवन के बाद, पूर्ण इथेनॉल प्राप्त होगा, लगभग पूरी तरह से पानी से मुक्त।
संदर्भ
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