蒸留操作について

質問

枝つきフラスコ、リービッヒ冷却器などを用いて行う実験です。フラスコに入れる液量は最大1/2とする。液量が多いと表面積が小さくなり、蒸留の効率が悪い。と書いてありましたが、表面積とはどこの表面積のことでしょうか。

また、リービッヒ冷却器の冷却水は下から上に流す。その理由として、もし上から下に流すと冷却器全体に水が充満出来ず、効率が悪い。と書いてありましたが、なぜ全体に水が充満できないのでしょうか。さまざまな問題集や教科書の図を見る限りあまり変わらないように思えますが・・・・

よろしくお願いします。

回答No.3

noname#62864 · ベストアンサー

蒸留の際に、液量を多くしすぎないように注意しする理由は、表面積云々ではないと思います。つまり、蒸留するということは、容器内で液体が沸騰するわけですので、その蒸気が液体中に生じます。そうなることによって、蒸気の分だけ液体のかさが増すことになります。そのため、その勢いで、内容物が液体のまま上部に達し、枝の部分から流れ出してしまう可能性が生じます。それを避けるために、液を入れすぎないようにします。
無理にでも、蒸留の効率と言うことを考えるならば、内容物の量に比べて、油浴（？）と接している面積が小さくなり、加熱の効率が悪いということになるかもしれませんが、これはさほど重要ではないと思います。
・・・実際にフラスコの上まで液体を入れて実験を行えばすぐにわかることです。

冷却管の問題もやってみればすぐにわかります。つまり、水道水を流すと、意外に多くの空気が入ってきます。空気は水よりも軽いですから、下から水を流しておけば、上の管から空気は追い出されます。それに対して、上から水を流すと、入った空気が追い出されずに冷却管の上部にたまります。ひどい場合にはほとんどが空気になってしまいます。結果的に上部の冷却の効率が悪くなります。

回答No.2

chicken_man

表面積とは液面の面積のことです。
フラスコは基本的に丸いので半分の辺りで
液面の面積が最大になり、その後小さくなっていきます。

液体が蒸発するには空気と接している部分が必要で
その面積が大きければ大きいほど、多く蒸発できます。

試験管とビーカーに同じ量の水を入れて加熱すれば
どちらの水が先になくなるのかは想像に難くないと思います。

リービッヒ冷却器は上から下に流すと
全体に水が充満できないかどうかはわかりませんが
効率が悪いのは事実です。

下から上に流せば重力の関係で上の出口に達するまで
水は管内に溜まり続けます。
しかし上から下に流すと水は下の出口からすぐ流れ出て
しまうため、管内に溜まりにくいのです。

そのため水が触れない部分も出てきて十分に
冷却できないといった事態になります。

もしやるなら水の出口を小さくするか、水が出る量よりも
入る量を多くする(蛇口を大きく開ける)必要があります。
水の無駄になりますが。

回答No.1

tyty7122

＞表面積とはどこの表面積のことでしょうか。

液面。

＞なぜ全体に水が充満できないのでしょうか。

それこそ、上流装置を組み立てる前に、リービッヒに実際に水を流して“実験”してみると良い。

充満する前に重力で水が流れ落ちてしまうから。正しい接続方法では、下からの水流によって水が上側に押し出されるので冷却器内に水を満たすことが出来る。