Cómo explicar simple vs. Destilación fraccionada

Las sustancias naturales valiosas a menudo se presentan como mezclas que contienen componentes deseables e indeseables. Por ejemplo, el petróleo crudo incluye varios tipos de hidrocarburos que son adecuados para diferentes combustibles. aplicaciones, el agua del océano tiene un alto contenido de sal y el mineral de hierro contiene impurezas minerales además de hierro utilizable. A lo largo de los siglos, las personas han desarrollado numerosas formas de refinar o purificar materiales naturales. La destilación simple y la destilación fraccionada son dos variaciones de una técnica básica para separar diferentes componentes de un líquido.

La relación entre temperatura y evaporación es esencial para comprender tanto la destilación simple como la fraccionada. Cuando un líquido está en un recipiente abierto, la atmósfera ejerce una presión descendente sobre la superficie del líquido. Esta presión atmosférica contrarresta la presión de vapor del líquido, que es creada por la energía cinética de las moléculas que se evaporan de la superficie del líquido. A medida que aumenta la temperatura del líquido, también aumenta la energía cinética molecular promedio; más moléculas se evaporan, lo que lleva a una mayor presión de vapor. La ebullición ocurre cuando las moléculas pueden evaporarse libremente porque el líquido ha alcanzado una temperatura en la que la presión de vapor es igual a la presión atmosférica.

Los diferentes compuestos tienen diferentes temperaturas de ebullición. De manera similar, a cualquier temperatura dada, diferentes compuestos tendrán diferentes presiones de vapor. Si se calienta una mezcla líquida de diferentes compuestos en un recipiente cerrado, la composición del vapor atrapado sobre el líquido reflejará estas diferencias. El vapor contendrá más moléculas de compuestos con mayor presión de vapor y menos moléculas de compuestos con menor presión de vapor. Un compuesto con una temperatura de ebullición muy alta en relación con los otros compuestos en la mezcla será casi ausente del vapor, y los sólidos disueltos no volátiles, como la sal, permanecerán como sedimentos en el envase. La destilación simple es el proceso de recolectar este vapor y enfriarlo para que se condense nuevamente en un líquido. La destilación simple separa los componentes de una mezcla líquida porque el líquido condensado contiene una mayor proporción de compuestos con mayor presión de vapor y el líquido original contiene una mayor proporción de compuestos con menor vapor presión.

Una simple destilación cambia la proporción de compuestos en los dos líquidos finales, pero no logra una separación completa. El proceso se puede repetir para lograr grados de separación progresivamente más altos, pero esto también es un desperdicio porque durante En cada procedimiento de destilación, algunas moléculas escapan a la atmósfera y otras permanecen como residuo en la destilación. equipo. La destilación fraccionada aborda este dilema: mejora la destilación simple al lograr mayores grados de separación en un solo procedimiento de destilación.

La principal diferencia entre la destilación fraccionada y la destilación simple es la adición de una columna de fraccionamiento entre el recipiente calentado y el lugar donde se condensa el vapor. Esta columna está llena de materiales, como alambres delgados de metal o perlas de vidrio, que fomentan la condensación porque tienen una gran superficie. A medida que los vapores ascienden a través de la columna de fraccionamiento, se condensan en líquido en las superficies más frías de estos materiales. Los vapores calientes que se elevan desde abajo hacen que este líquido se evapore, luego se condensa nuevamente, luego se evapora nuevamente y así sucesivamente. Cada evaporación da como resultado un vapor con una mayor proporción de moléculas con mayor presión de vapor. Por lo tanto, la destilación fraccionada logra una separación superior con menos pérdida de material porque un procedimiento es equivalente a múltiples rondas de destilación simple.