Semplice distillazione: processo ed esempi

La semplice distillazione è un processo in cui i vapori prodotti da un liquido vengono portati direttamente a un condensatore, all'interno del quale cade la temperatura dei vapori e si verifica la condensazione.

È usato per separare un componente volatile dai componenti non volatili presenti in un liquido. Viene anche utilizzato per la separazione di due liquidi presenti in una soluzione con punti di ebollizione molto diversi.

La semplice distillazione non è un metodo efficiente per la separazione di due liquidi volatili presenti in una soluzione. Quando la temperatura di esso aumenta attraverso l'apporto di calore, aumenta anche l'energia cinetica delle molecole, che consente loro di superare la forza coesiva tra di loro.

I liquidi volatili iniziano a bollire quando la loro pressione di vapore è uguale alla pressione esterna esercitata sulla superficie della soluzione. Entrambi i liquidi contribuiscono alla composizione del vapore formato, la presenza del liquido più volatile è maggiore; cioè, quello con il punto di ebollizione più basso.

Pertanto, il liquido più volatile costituisce la maggior parte del distillato formato. Il processo viene ripetuto fino a raggiungere la purezza desiderata o la massima concentrazione possibile.

Semplice processo di distillazione

Nella semplice distillazione la temperatura di una soluzione viene aumentata fino a raggiungere il suo punto di ebollizione. In quel momento, si verifica la transizione tra gli stati liquidi e gassosi. Ciò si osserva quando inizia una gorgogliatura costante nella soluzione.

attrezzatura

L'attrezzatura per effettuare la semplice distillazione consiste solitamente in un accendino o una coperta riscaldante (vedi immagine); un pallone di vetro refrattario rotondo con una bocca di vetro smerigliato, per consentirne l'accoppiamento; e alcune perle di vetro (alcune usano un bastone di legno) per ridurre le dimensioni delle bolle formate.

Le sfere di vetro fungono da nuclei che formano bolle, che permettono al liquido di bollire lentamente, evitando il surriscaldamento che provoca la formazione di una specie di bolle giganti; capace persino di espellere una massa di liquido dal pallone di distillazione.

Attaccato alla bocca del pallone è un adattatore di vetro refrattario con tre ugelli, che sono fatti di vetro smerigliato. Una bocca è accoppiata al pallone di distillazione, una seconda bocca è accoppiata al condensatore e la terza bocca è chiusa mediante l'uso di un tappo di gomma.

Nell'immagine, l'assembly non ha questo adattatore; e invece, attraverso lo stesso tappo di gomma, vengono posizionati il ​​termometro e un connettore diretto al condensatore.

condensatore

Il condensatore è un dispositivo progettato per adempiere alla funzione indicata dal suo nome: condensare il vapore che si muove attraverso il suo interno. Dalla sua bocca superiore è accoppiato all'adattatore, e dalla sua bocca inferiore è collegato a un pallone dove vengono raccolti i prodotti della distillazione.

Nel caso dell'immagine, usano (sebbene non sia sempre corretto) un cilindro graduato, per misurare il volume distillato in una sola volta.

L'acqua che circola attraverso la camicia esterna del condensatore, entra in questo dalla sua parte inferiore e lascia la parte superiore. Ciò garantisce che la temperatura del condensatore sia sufficientemente bassa da consentire la condensazione dei vapori prodotti nel pallone di distillazione.

Tutti i pezzi che compongono l'apparecchio di distillazione sono fissati da morsetti collegati ad un supporto metallico.

Un volume della soluzione da sottoporre alla distillazione viene posto nel pallone rotondo con una capacità adeguata.

Le connessioni appropriate sono realizzate utilizzando grafite o grasso per garantire che la sigillatura sia efficiente e che venga avviato il riscaldamento della soluzione. Contemporaneamente viene avviato il passaggio dell'acqua attraverso il condensatore.

riscaldamento

Mentre il riscaldamento del pallone di distillazione procede, si osserva un aumento della temperatura nel termometro, fino a raggiungere un punto in cui la temperatura rimane costante. Questo rimane così anche se il riscaldamento continua; a meno che tutto il liquido volatile non sia completamente evaporato.

La spiegazione di questo comportamento è che è stato raggiunto il punto di ebollizione del componente di ebollizione inferiore della miscela liquida, in cui la sua pressione di vapore è uguale alla pressione esterna (760 mm Hg).

A questo punto, tutta l'energia calorica viene spesa nel passaggio dallo stato liquido allo stato gassoso che comporta l'espirazione della forza di coesione intermolecolare del liquido. Pertanto, l'erogazione di calore non determina un aumento della temperatura.

Il prodotto liquido della distillazione viene raccolto in fiaschi, opportunamente etichettati, i cui volumi dipenderanno dal volume originariamente collocato nel pallone da distillazione.

Esempi

Distillazione di acqua e alcool

Esiste una soluzione alcol-acqua al 50%. Sapendo che il punto di ebollizione dell'alcool è di 78, 4 ° C e il punto di ebollizione dell'acqua è di circa 100 ° C, si può ottenere un alcol puro con una semplice distillazione? La risposta è no.

Riscaldando la miscela alcol-acqua, viene inizialmente raggiunto il punto di ebollizione del liquido più volatile; in questo caso, l'alcol. Il vapore formato avrà una percentuale maggiore di alcol, ma ci sarà anche l'alta presenza di acqua nel vapore, perché i punti di ebollizione sono simili.

Il liquido raccolto dalla distillazione e dalla condensazione avrà una percentuale di alcol superiore al 50%. Se questo liquido è sottoposto a successive distillazioni, si può raggiungere una soluzione concentrata di alcol; ma non puro, poiché i vapori continueranno a trascinare l'acqua verso una certa composizione, formando ciò che è noto come azeotropo

Il prodotto liquido della fermentazione degli zuccheri ha una percentuale di alcool del 10%. Questa concentrazione può essere portata al 50%, come nel caso del whisky, per semplice distillazione.

Separazione solido-liquido

Una soluzione di un sale in acqua è formata da un liquido che può essere volatilizzato e un composto non volatile, alto-bollente: sale.

Quando la soluzione viene distillata, è possibile ottenere acqua pura nel liquido di condensa. Nel frattempo, sul fondo della beuta, i sali si stabilizzano.

Alcool e glicerina

Ha una miscela di alcool etilico, con un punto di ebollizione di 78, 4 ºC e glicerina, con un punto di ebollizione di 260 ºC. Quando viene sottoposto a semplice distillazione, il vapore formato avrà una percentuale molto alta di alcol, vicino al 100%.

Quindi otterrete un liquido distillato con una percentuale di alcol, simile al vapore. Questo accade perché i punti di ebollizione dei liquidi sono molto diversi.