DISTILLAZIONE SEMPLICE: PROCESSO ED ESEMPI - CHIMICA - 2025

La distillazione semplice è un processo in cui i vapori prodotti da un liquido vengono portati direttamente ad un condensatore, in cui vapori a bassa temperatura e condensa.

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

Configurazione di base di una semplice distillazione. Fonte: Pixabay

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

I liquidi volatili iniziano a bollire quando la loro tensione di vapore è uguale alla pressione esterna esercitata sulla superficie della soluzione. Entrambi i liquidi contribuiscono alla composizione del vapore formato, essendo maggiore la presenza del liquido più volatile; 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 concentrazione più alta possibile.

Processo di distillazione semplice

Nella distillazione semplice, la temperatura di una soluzione viene aumentata fino a quando non bolle. In quel momento avviene la transizione dallo stato liquido a quello gassoso. Questo si osserva quando nella soluzione inizia un gorgoglio costante.

attrezzatura

L'attrezzatura per la distillazione semplice è solitamente costituita da un bruciatore o da una coperta riscaldante (vedi immagine); un pallone tondo in vetro refrattario con bocca in vetro smerigliato, per consentirne l'accoppiamento; e alcune perle di vetro (alcune usano un bastoncino di legno) per ridurre la dimensione delle bolle formate.

Le perle di vetro fungono da nuclei formanti bolle, che permettono al liquido di bollire lentamente, evitando il surriscaldamento che si traduce nella formazione di una sorta di bolle giganti; capace persino di espellere una massa di liquido dal pallone di calma.

Attaccato all'imboccatura del pallone è un adattatore in vetro refrattario con tre bocche, che sono realizzate in vetro smerigliato. Un collo è attaccato al pallone di distillazione, un secondo collo è attaccato al condensatore e il terzo collo è chiuso mediante l'uso di un tappo di gomma.

Nella foto, la montatura manca di questo adattatore; e invece, il termometro e un connettore diretto al condensatore sono posti attraverso lo stesso tappo di gomma.

Condensatore

Il condensatore è un dispositivo progettato per assolvere alla funzione che il suo nome indica: condensare il vapore che lo attraversa. Attraverso la sua bocca superiore è accoppiato all'adattatore, e attraverso la sua bocca inferiore è collegato ad un palloncino dove vengono raccolti i prodotti della distillazione.

Nel caso dell'immagine, usano (anche se non è sempre corretto) un cilindro graduato, per misurare immediatamente il volume distillato.

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

Tutte le parti che compongono l'apparato di distillazione sono fissate tramite clips collegate ad un supporto metallico.

Un volume della soluzione da sottoporre a distillazione viene posto nel pallone tondo di adeguata capacità.

I collegamenti corretti vengono effettuati utilizzando grafite o grasso per garantire una tenuta efficiente e inizia il riscaldamento della soluzione. Contemporaneamente inizia il passaggio dell'acqua attraverso il condensatore.

Riscaldamento

Man mano che il pallone di distillazione viene riscaldato, 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 con il punto di ebollizione più basso della miscela liquida, in cui la sua tensione di vapore è uguale alla pressione esterna (760 mm Hg).

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

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

Esempi

Distillazione di acqua e alcool

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

Riscaldando la miscela alcool-acqua si raggiunge inizialmente il punto di ebollizione del liquido più volatile; in questo caso, alcol. Il vapore formato avrà una proporzione maggiore di alcol, ma ci sarà anche un'elevata presenza di acqua nel vapore, poiché i punti di ebollizione sono simili.

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

Il prodotto liquido della fermentazione degli zuccheri ha una gradazione alcolica del 10%. Questa concentrazione può essere portata al 50%, come nel caso del Whisky, per semplice distillazione.

Separazione liquido-solido

Una soluzione di un sale in acqua è formata da un liquido volatilizzabile, e da un composto non volatile, ad alto punto di ebollizione: il sale.

Distillando la soluzione, si può ottenere acqua pura nel liquido di condensazione. Nel frattempo, sul fondo del pallone da distillazione si depositeranno i sali.

Alcol e glicerina

C'è una miscela di alcol etilico, con un punto di ebollizione di 78,4ºC, e glicerina, con un punto di ebollizione di 260ºC. Se sottoposto a semplice distillazione, il vapore formato avrà una percentuale di alcol molto alta, prossima al 100%.

Si otterrà così un liquido distillato con una percentuale di alcol, simile a quella del vapore. Ciò accade perché i punti di ebollizione dei liquidi sono molto diversi.

Riferimenti

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