Distilarea fracționată este utilizată pentru purificarea substanțelor chimice și a amestecurilor separate

distilare

  • Ph.D., Științe biomedicale, Universitatea din Tennessee la Knoxville
  • B.A., Fizică și matematică, Colegiul Hastings

Distilarea fracționată este un proces prin care componentele dintr-un amestec chimic sunt separate în diferite părți (numite fracții) în funcție de punctele lor de fierbere diferite. Distilarea fracționată este utilizată pentru purificarea substanțelor chimice și pentru separarea amestecurilor pentru a obține componentele acestora.

Tehnica este utilizată în laboratoare și în industrie, unde procesul are o semnificație comercială vastă. Industria chimică și petrolieră se bazează pe distilarea fracționată.

Cum functioneaza

Vaporii dintr-o soluție de fierbere sunt trecuți de-a lungul unei coloane înalte, numită coloană de fracționare. Coloana este ambalată cu margele din plastic sau sticlă pentru a îmbunătăți separarea oferind mai multă suprafață pentru condens și evaporare. Temperatura coloanei scade treptat de-a lungul lungimii sale. Componentele cu un punct de fierbere mai mare se condensează pe coloană și revin la soluție; componentele cu un punct de fierbere mai mic (mai volatile) trec prin coloană și sunt colectate în apropierea vârfului.

Teoretic, având mai multe margele sau plăci îmbunătățește separarea, dar adăugarea plăcilor crește, de asemenea, timpul și energia necesară pentru a finaliza o distilare.

Petrol nerafinat

Benzina și multe alte substanțe chimice sunt produse din țiței utilizând distilarea fracționată. Petrolul brut este încălzit până se evaporă. Diferite fracții se condensează la anumite intervale de temperatură. Substanțele chimice dintr-o anumită fracțiune sunt hidrocarburi cu un număr comparabil de atomi de carbon. De la cald la rece (cele mai mari hidrocarburi până la cele mai mici), fracțiunile pot fi reziduuri (utilizate pentru fabricarea bitumului), păcură, motorină, kerosen, nafta, benzină și gaz de rafinărie.

Etanol

Distilarea fracționată nu poate separa complet componentele unui amestec de etanol și apă, în ciuda punctelor de fierbere diferite ale celor două substanțe chimice. Apa fierbe la 100 de grade Celcius în timp ce etanolul fierbe la 78,4 grade Celcius. Dacă se fierbe un amestec alcool-apă, etanolul se va concentra în vapori, dar numai până la un punct, deoarece alcoolul și apa formează un azeotrop. Odată ce amestecul ajunge la punctul în care este format din 96% etanol și 4% apă, amestecul este mai volatil (fierbe la 78,2 grade Celsius) decât etanolul.

Simplu Vs. Distilație fracțională

Distilarea fracționată diferă de distilarea simplă, deoarece coloana de fracționare separă în mod natural compușii pe baza punctelor lor de fierbere. Este posibil să se izoleze substanțele chimice folosind distilarea simplă, dar necesită un control atent al temperaturii, deoarece o singură „fracțiune” poate fi izolată la un moment dat.

Cum știi dacă se folosește distilarea simplă sau distilarea fracționată pentru a separa un amestec? Distilarea simplă este mai rapidă, mai simplă și folosește mai puțină energie, dar este utilă doar atunci când există o diferență mare între punctele de fierbere ale fracțiilor dorite (peste 70 de grade Celsius). Dacă există doar o mică diferență de temperatură între fracțiuni, distilarea fracționată este cel mai bun pariu.

Iată o defalcare a diferențelor dintre distilarea simplă și fracționată:

Necesită mai puțină energie

Echipamente mai simple, mai puțin costisitoare

O mai bună separare a lichidelor

Mai bine la purificarea lichidelor care conțin multe componente diferite

Util numai pentru lichide relativ pure

Necesită o diferență mare de punct de fierbere între componente