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Destilación

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La destilación

Es un método comúnmente utilizado para la purificación de líquidos y la separación de mezclas con el fin de obtener sus componentes individuales.

La destilación es una técnica de separación de sustancias que permite separar los diferentes componentes de una mezcla. Esta técnica se basa fundamentalmente en los puntos de ebullición de cada uno de los componentes de la mezcla. Cuanto mayor sea la diferencia entre los puntos de ebullición de las sustancias de la mezcla, más eficaz será la separación de sus componentes, es decir, los componentes se obtienen con un mayor grado de pureza.

La técnica consiste en calentar la mezcla hasta que hierva. A medida que la mezcla se calienta, la temperatura aumenta hasta alcanzar la temperatura de la sustancia con el punto de ebullición más bajo, mientras que los demás componentes de la mezcla permanecen en su estado original. Los vapores son entonces dirigidos a un condensador, que los enfría y los hace líquidos. El líquido destilado tendrá la misma composición que los vapores y, por tanto, con esta sencilla operación habremos conseguido enriquecer el líquido destilado en el componente más volátil (el de menor punto de ebullición). Por consiguiente, la mezcla no destilada se habrá enriquecido con el componente menos volátil (el que tenga el punto de ebullición más alto).

Por ejemplo, el agua salada puede separarse por destilación simple. Las cifras ilustran el proceso de destilación.

Destilación fraccionada 

La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado en química para separar (generalmente homogéneo) mezclas de líquidos por calor y con un amplio intercambio calorífico y de masa entre vapores y líquidos. Se utiliza cuando es necesario separar soluciones de sustancias con puntos de ebullición diferentes pero cercanos. Una de las fuentes más importantes de materias primas es el petróleo, que se procesa en grandes cantidades en las refinerías.

La principal diferencia con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Esto permite un mayor contacto entre los vapores ascendentes y el líquido condensado descendente, mediante el uso de diferentes “placas”. Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que reciben). Este intercambio produce un intercambio de masas, donde los líquidos con un punto de ebullición más bajo se convierten en vapor, y los vapores de sustancias con un punto de ebullición más alto se convierten en líquidos.

La destilación fraccionada separa una mezcla homogénea de dos líquidos con un punto de ebullición cercano.

Destilación simple 

En química, la destilación simple o destilación simple es un tipo de destilación donde los vapores producidos son canalizados inmediatamente a un condensador, que los enfría y condensa para que el destilado no sea puro. Su composición será idéntica a la composición de los vapores a la presión y temperatura dadas.

La destilación simple se utiliza para separar líquidos cuyos puntos de ebullición difieren extraordinariamente (en más de 80°C aproximadamente) o para separar líquidos de sólidos no volátiles. En estos casos, las presiones de los componentes de vapor suelen ser lo suficientemente diferentes como para que la ley de Raoult pueda descartarse debido a la contribución insignificante del componente menos volátil. En este caso, el destilado puede ser lo suficientemente puro para el uso previsto.

El aparato utilizado para la destilación en el laboratorio es el alambique. Consiste en un recipiente donde se almacena la mezcla a la que se aplica calor, un condensador donde se enfrían los vapores generados, volviéndolos a su estado líquido y un recipiente donde se almacena el líquido concentrado.

En la industria química, la destilación se utiliza para separar mezclas simples o complejas. Una manera de clasificar la destilación puede ser discontinua o continua.

En el diagrama de la derecha se puede ver un aparato básico de destilación simple:

  • Aparato de destilación simple.
  • La cesta calefactora proporciona calor a la mezcla que se va a destilar.
  • Ampolla o frasco de fondo redondo, que debe contener pequeñas piezas de material poroso (cerámica o material similar) para evitar sobrecargas repentinas debidas al sobrecalentamiento.
  • Cabezal de destilación: No es necesario si la retorta tiene un tubo lateral.
  • Termómetro: La bombilla del termómetro siempre está a la misma altura que la salida de la entrada del refrigerador. Para saber si la temperatura es real, la bombilla debe tener al menos una gota de líquido. Puede ser necesario un tapón de goma para sujetar el termómetro y evitar que los gases se escapen (muy importante cuando se trabaja con líquidos inflamables).
  • Tubo de enfriamiento. Aparato de vidrio utilizado para condensar los vapores del globo de destilación por medio de un refrigerante que circula por él.
  • Entrada de agua: El líquido debe entrar siempre por la parte inferior, para que el tubo permanezca lleno de agua.
  • Salida de agua: Casi siempre es posible conectar la salida de una a la otra, ya que el líquido no se calienta demasiado.
  • Se recoge en un globo, vaso de precipitados u otro recipiente.
  • Fuente de vacío: No es necesario para la destilación a presión atmosférica.
  • Adaptador de vacío: No es necesario para la destilación a presión atmosférica.
  • Control de calor.
  • Control de velocidad del agitador.
  • Placa agitadora/calefactora.
  • Baño calefactor (aceite/arena).
  • Barra/gránulos agitadores anti-choque.
  • Baño de enfriamiento.

Tipos de destilación

Destilación simple

Se utiliza para la separación de líquidos con un punto de ebullición inferior a 150º a presión atmosférica de impurezas no volátiles u otros líquidos miscibles que tengan un punto de ebullición al menos 25º más alto que el primero. Para que el punto de ebullición sea homogéneo y no se produzcan salientes, se introduce en el matraz un trozo de plato poroso.

Destilación fraccionada

Se utiliza para separar los componentes líquidos que difieren en menos de 25º en su punto de ebullición. Cada uno de los componentes separados se llama una fracción. Se trata de un conjunto similar a la destilación simple en el que se ha intercalado una columna entre el matraz y el cabezal de destilación, que puede tener un diseño diferente (columna vigreux, columna de relleno….). Cuando la mezcla se calienta, el vapor se enriquece en el componente más volátil, a medida que asciende en la columna.

Destilación al vacío

Es un conjunto muy similar a los otros procesos de destilación, excepto que la unidad está conectada a una bomba de vacío o a una bomba de chorro de agua. En lugar de una placa porosa, se puede adaptar un capilar de vidrio o un dispositivo similar para mantener una ebullición homogénea. Este ensamblaje permite destilar líquidos a temperaturas más bajas que en el caso anterior debido a que la presión es inferior a la presión atmosférica, lo que en muchos casos evita la descomposición térmica de los materiales manipulados.

Destilación azotrópica

Este tipo de destilación es útil para separar mezclas de sustancias azeotrópicas.

Una mezcla azeotrópica o azeotrópica es aquella formada por sustancias que hierven a temperatura constante, comportándose como si estuvieran formadas por un solo componente.
Por ejemplo, una mezcla de agua y alcohol etílico es azeotrópica, de modo que sólo alcanza el 95% por destilación normal.

Para obtener un mayor grado de pureza, se pueden añadir agentes (por ejemplo, benceno) que “rompen” el azeotrópico al interactuar molecularmente con él (pero sin cambiar su composición química). La desventaja es que el destilado necesita una destilación adicional para separarse de este agente.

Destilación ejemplos 

Algunos ejemplos de mezclas frecuentemente separadas por destilación:

  • Destilación de una mezcla de agua y alcohol etílico: el alcohol tiene un punto de ebullición de 78,4ºC por lo que se evapora antes que el agua permitiendo su separación. Se realiza por destilación simple o fraccionada.
  • Separación del aceite por destilación fraccionada: los diferentes hidrocarburos que componen el aceite se separan por destilación fraccionada permitiendo la obtención de gasolina, gasóleo, alquitrán, etc.
  • Destilación de aceites esenciales por arrastre de vapor
  • Obtención de agua destilada purificada
  • Obtención de perfumes
  • Destilación de la caña de azúcar
  • Destilación de agua salada

Imágenes de destilación

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Vídeos de destilación