DISTILLAZIONE SEMPLICE E FRAZIONATA

Il metodo più comunemente usato per purificare un liquido o per separare due o più liquidi è la distillazione.
Questo processo consiste nel far evaporare la soluzione per riscaldamento. I vapori vengono poi raffreddati e fatti condensare in un secondo recipiente ottenendo il distillato.
A seconda dei casi si può usare la distillazione semplice o la distillazione frazionata.
Per ottenere acqua distillata (cioè pura, priva di batteri e di residui minerali) possiamo usare la distillazione semplice.
Si pone l’acqua in un “bollitore” e si riscalda. I vapori prodotti vengono fatti passare in un condensatore dove tornano allo stato liquido.
Il condensatore è costituito da un tubo nel quale passano i vapori, inserito in un altro tubo nel quale circola continuamente acqua fredda.
Il liquido ottenuto viene poi raccolto in un altro contenitore e sarà acqua pura, in quanto tutte le impurità che non evaporano sono rimaste nel bollitore.
Possiamo usare la distillazione semplice anche per separare due componenti di una miscela liquida purché la differenza tra i punti di ebollizione sia almeno di 50 gradi, altrimenti le sostanze evaporeranno ancora in miscela.
Esempio. Si vogliano separare i due componenti di una miscela di Etere Etilico e Toluene. Il primo bolle a 35 gradi e il secondo a 111 gradi alla pressione di una atmosfera (760 Torr).
Si inizia a riscaldare e il termometro comincerà a salire. A 35 gradi inizia l’ebollizione dell’Etere Etilico e i suoi vapori entreranno nel condensatore dove tornano liquidi.
Il termometro resterà fermo a 35 gradi finche tutto l’Etere Etilico non sia evaporato.
Stacchiamo il pallone di raccolta che contiene l’etere liquido ottenuto e ne mettiamo un altro per poi raccogliere il Toluene.
Intanto il termometro comincerà a scendere perché al termometro non arriva ora nessun vapore.
Continuiamo nel riscaldamento fino a che il termometro si fermerà a 111 gradi, temperatura di ebollizione del Toluene, che raccoglieremo liquido nel secondo pallone raccoglitore.
Eventuali impurità resteranno nel bollitore.
Se invece i punti di ebollizione delle varie sostanze di una miscela liquida differiscono fra loro di meno di 50 gradi, bisogna ricorrere alla distillazione frazionata.
Consideriamo subito un esempio. Supponiamo di avere una miscela costituita da due componenti, Benzene, che bolle a 80 gradi e Toluene che bolle a 111 gradi.
La distillazione semplice porterebbe ad un distillato arricchito nel componente più volatile (Benzene) e a un residuo arricchito in Toluene. Non riuscirebbe perciò a separarli.
Se però sottoponiamo il distillato ad una seconda distillazione otterremo un
distillato che è ancora più ricco in Benzene e a un residuo ancora più ricco in Toluene.
Ripetendo più volte questo procedimento, alla fine otterremo un distillato che contiene Benzene puro e un residuo che contiene Toluene puro.
La distillazione frazionata si realizza inserendo tra il bollitore e il condensatore la cosidetta “colonna di frazionamento” che realizza una serie di evaporazioni e condensazioni successive.
La colonna di frazionamento sottopone la miscela da separare a una continua serie di cicli di vaporizzazione-condensazione man mano che la miscela sale lungo la colonna. Alla sommità della colonna emerge Benzene praticamente puro che è condensato e raccolto nel pallone raccoglitore.
In tutti e due i tipi di distillazione si inseriscono nel bollitore dei pezzetti di porcellana il cui scopo è di ottenere una ebollizione omogenea, rompendo le bolle grandi, evitando così schizzi di liquido che potrebbero contenere anche il componente meno volatile.
Quando si devono separare più componenti, invece di sostituire ogni volta il pallone di raccolta, si può usare il cosidetto “porcellino” (ricorda la forma di un piede di porco) formato da più raccoglitori verso i quali può essere ogni volta orientato un tubo flessibile che esce dal condensatore.
Ci sono dei casi in cui neanche la distillazione frazionata permette di separare completamente le sostanze. Si parla in questi casi di azeotropi.
Si definisce azeotropo una miscela di due o più sostanze liquide che non sono separabili fra loro per distillazione, in quanto la composizione del vapore risulta identica a quella della miscela stessa. In altre parole non variano la propria composizione per semplice distillazione e presentano un punto di ebollizione fisso, comportandosi allo stesso modo di un liquido puro.
Ad esempio distillando una miscela Acqua-Etanolo (Alcol etilico) si giunge al massimo ad una miscela col 95,6% di Etanolo, in quanto la miscela col 95,6% di etanolo e il 4,4% di Acqua è un azeotropo.

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Ingegnere Chimico
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