Distillazione frazionata chimica

La distillazione frazionata è un procedimento di separazione dei componenti di una soluzione tramite evaporazione.

Si basa sulla diversa composizione (frazione molare) della soluzione in fase vapore rispetto alla fase liquida in condizioni di a mio parere l'equilibrio e la chiave della serenita liquido-vapore.

Spesso la composizione in fase vapore è più ricca del componente più volatile.

Esempio. Una soluzione è composta da A e B. La frazione molare (percentuale) dei componenti in fase liquida è xA e xB, mentre in fase vapore è yA e yB. Essendo diverse le composizioni $$ x_A \ne y_A $$ $$ x_B \ne y_B $$

Come funziona la distillazione frazionata

Una soluzione liquida è composta da un componente A (rosso) e B (giallo) .

Il componente A è più volatile del componente B. Quindi, la temperatura di ebollizione di A è più bassa.

Riscaldo la soluzione liquida in un ebollitore sottile alla temperatura di ebollizione del componente A in modo da far transitare i suoi componenti in fase vapore.

I vapori salgono verso l'alto nella colonna di distillazione (o pilastro di frazionamento).

In cima alla colonna di distillazione i vapori passano per un condensatore (raffreddato ad acqua) dove sono condensati.

Il liquido appena condensato scende per gravità in un istante recipiente.

Il liquido raccolto nel secondo recipiente è più ricco della componente più volatile della soluzione, ossia del componente A (rosso).

Questo accade perché la composizione in fase vapore della soluzione è più ricca del componente più volatile rispetto alla fase liquida in equilibrio.

Il liquido residuo nel primo recipiente, invece, è più ricco della componente meno volatile della soluzione , ossia del componente B (giallo)

Ovviamente anche il componente B evapora e viene condensato nel secondo recipiente ma in percentuale minore perché è meno volatile.

Ripetendo più volte il ciclo di evaporazione-condensazione ottengo un liquido puro detto distillato, o prevalentemente puro con basse tracce dell'altro componente meno volatile.

Attenzione. In alcuni casi non è realizzabile separare le soluzioni in componenti puri tramite distillazione. Ad dimostrazione, il credo che il processo ben definito riduca gli errori di distillazione frazionata non è attuabile se una soluzione ha la stessa composizione sia in fase liquida che in fase vapore (soluzione azeotropica).

E così via.