Penyulingan berperingkat

Penyulingan berperingkat ialah proses pengasingan satu campuran kepada bahagian-bahagian asasnya, misalnya mengasingkan sebatian-sebatian kimia mengikut takat didih masing-masing dengan memanaskannya ke satu suhu di mana salah satu atau lebih bahagian sebatian itu akan mengewap. Ia adalah jenis penyulingan yang istimewa. Biasanya satu bahagian asas campuran akan mendidih kurang 25 °C daripada bahagian yang lain dalam tekanan satu atmosfera (atm). Jika perbezaan dalam takat didih adalah lebih besar daripada 25 °C, penyulingan ringkas akan digunakan.

Penyediaan makmal

Penyulingan berperingkat di dalam makmal menggunakan barangan-barangan kaca dan perkakas-perkakas makmal seperti penunu Bunsen, kelalang tapak bulat dan pemeluwap, dan juga turus pemeringkatan yang hanya ada satu fungsi.

Perkakas

Penyulingan berperingkat
Satu kelalang kon digunakan sebagai kelalang penerima. Di sini, kepala penyulingan dan turus pemeringkatan digabungkan dalam satu bahagian.

• Sumber haba seperti plat panas dengan satu bekas air, dan sebaiknya dengan pengacau magnetik.
• Kelalang penyuling, biasanya kelalang tapak bulat
• Kelalang penerima, biasanya juga kelalang tapak bulat
• Turus pemeringkatan
• Kepala penyulingan
• Termometer dan penyesuai jika perlu
• Pemeluwap, seperti pemeluwap Liebeg, pemeluwap Graham dan pemeluwap Allihn
• Penyesuai vakum (tidak digunakan dalam imej di sebelah)
• Serpihan didih, juga dikenali sebagai butir antilanggar
• Barangan kaca makmal biasa dengan penyambung kaca kabur, misalnya perkakas cepat-sambung.

Perbincangan

Katakan seseorang menyuling campuran air dan etanol sebagai contoh. Etanol mendidih pada suhu 78.4 °C manakala air mendidih pada suhu 100 °C. Oleh itu, dengan memanaskan campuran ini, komponen yang paling mudah meruap akan tertumpu lebih banyak di dalam wap dan meninggalkan cecair di bawah. Sesetengah campuran membentuk azeotrop, di mana campuran mendidih pada suhu yang lebih rendah daripada mana-mana bahagian campuran itu. Dalam contoh ini, campuran 96% etanol dan 4% air mendidih pada suhu 72.8 °C dan menjadi lebih mudah meruap daripada etanol tulen. Oleh sebab ini, etanol tidak boleh ditulenkan sepenuhnya dengan penyulingan berperingkat campuran air-etanol.

Perkakas untuk penyulingan disediakan seperti di dalam gambar rajah. (Gambar rajah menunjukkan perkakas kelompok dan bukannya perkakas berterusan.) Campuran diletakkan di dalam kelalang tapak bulat bersama beberapa serpihan didih (ataupun batang pengacau bersalut Teflon jika pengacau magnetik digunakan), dan turus pemeringkatan dipasang di atas. Turus pemeringkatan disediakan dengan sumber haba dari bawah kelalang. Apabila jarak kelalang turus pemeringkatan semakin jauh dari sumber haba, satu cerun haba (heat gradient) akan terbentuk di dalam turus di mana suhu di bahagian atas adalah yang paling sejuk dan suhu di bahagian bawah adalah yang paling panas. Apabila campuran wap menaiki cerun haba ini, sebahagian daripada wap ini termeluwap dan mengewap semula di sepanjang cerun haba ini. Setiap kali wap ini memeluwap dan mengewap, komposisi cecair yang lebih mudah meruap di dalam wap meningkat. Ini menyuling wap ini sepanjang turus ini, dan akhirnya wap ini hanya terdiri daripada cecair yang lebih mudah meruap. Wap ini memeluwap di atas platform kaca di dalam turus yang dikenali sebagai "dulang" dan mengalir semula ke dalam cecair di bawah dan mereflukskan sulingan. Kecekapan dari segi jumlah pemanasan dan masa yang diperlukan untuk mendapatkan pemeringkatan boleh ditingkatkan dengan menebat bahagian luar turus dengan bahan penebat seperti wul, kerajang aluminium, atau sebaiknya jaket vakum. Dulang yang paling panas berada di bawah dan dulang yang paling sejuk berada di atas. Dalam keadaan mantap, wap dan cecair dalam setiap dulang akan berada dalam keseimbangan wap-cecair. Hanya wap-wap yang paling mudah meruap sahaja yang kekal dalam keadaan gas sehinggalah ke bahagian atas turus. Wap di bahagian atas turus kemudiannya melepasi pemeluwap yang menyejukkannya sehingga ia menjadi cecair.