Destilación fraccionada
La destilación fraccionada es la separación de una mezcla en sus partes componentes o fracciones . Los compuestos químicos se separan calentándolos a una temperatura a la que se vaporizarán una o más fracciones de la mezcla . Utiliza destilación para fraccionar . Generalmente, los componentes tienen puntos de ebullición que difieren en menos de 25 ° C (45 ° F) entre sí bajo la presión de una atmósfera . Si la diferencia en los puntos de ebullición es superior a 25 ° C, se suele utilizar una destilación simple .
La destilación fraccionada en un laboratorio utiliza material y aparatos de vidrio de laboratorio comunes , que generalmente incluyen un mechero Bunsen , un matraz de fondo redondo y un condensador , así como la columna de fraccionamiento de un solo uso .
Como ejemplo, considere la destilación de una mezcla de agua y etanol . El etanol hierve a 78,4 ° C (173,1 ° F) mientras que el agua hierve a 100 ° C (212 ° F). Entonces, al calentar la mezcla, el componente más volátil (etanol) se concentrará en mayor grado en el vapor que sale del líquido. Algunas mezclas forman azeótropos , donde la mezcla hierve a una temperatura más baja que cualquiera de los componentes. En este ejemplo, una mezcla de etanol al 96% y agua al 4% hierve a 78,2 ° C (172,8 ° F); la mezcla es más volátil que el etanol puro. Por esta razón, el etanol no puede purificarse completamente mediante destilación fraccionada directa de mezclas de etanol-agua.
El aparato se ensambla como en el diagrama. (El diagrama representa un aparato por lotes en lugar de un aparato continuo). La mezcla se coloca en el matraz de fondo redondo junto con algunos gránulos anti-golpes (o una barra agitadora magnética recubierta de teflón si se usa agitación magnética ), y la columna de fraccionamiento se encaja en la tapa. La columna de destilación fraccionada se configura con la fuente de calor en la parte inferior de la olla destiladora. A medida que aumenta la distancia desde la caldera, se forma un gradiente de temperatura en la columna; es más fresco en la parte superior y más caliente en la parte inferior. A medida que el vapor mixto asciende por el gradiente de temperatura, parte del vapor se condensa y se revaporiza a lo largo del gradiente de temperatura.. Cada vez que el vapor se condensa y se vaporiza, aumenta la composición del componente más volátil del vapor. Esto destila el vapor a lo largo de la columna y, finalmente, el vapor se compone únicamente del componente más volátil (o un azeótropo). El vapor se condensa en las plataformas de vidrio, conocidas como bandejas , dentro de la columna, y regresa al líquido que se encuentra debajo, refluyendo el destilado. La eficiencia en términos de la cantidad de calentamiento y el tiempo requerido para obtener el fraccionamiento se puede mejorar aislando el exterior de la columna con un aislante como lana, papel de aluminio o preferiblemente una camisa de vacío. La bandeja más caliente está en la parte inferior y la más fría en la parte superior. En condiciones de estado estacionario, el vapor y el líquido en cada bandeja están enequilibrio . El componente más volátil de la mezcla sale como gas en la parte superior de la columna. El vapor en la parte superior de la columna luego pasa al condensador, que lo enfría hasta que se licua. La separación es más pura con la adición de más bandejas (a una limitación práctica de calor, flujo, etc.) Inicialmente, el condensado estará cerca de la composición azeotrópica, pero cuando se haya extraído gran parte del etanol, el condensado se vuelve gradualmente más rico en agua. [ cita requerida ] El proceso continúa hasta que todo el etanol hierve fuera de la mezcla. Este punto puede reconocerse por el fuerte aumento de temperatura que se muestra en el termómetro .
Se utiliza un matraz Erlenmeyer como matraz receptor. Aquí, el cabezal de destilación y la columna de fraccionamiento se combinan en una sola pieza. [1] : 145–147
