Väärtuslikud looduslikud ained esinevad sageli segudena, mis sisaldavad nii soovitavaid kui ka soovimatuid komponente. Näiteks sisaldab toornafta erinevat tüüpi süsivesinikke, mis sobivad erinevate kütuste jaoks rakendustes on ookeanivees kõrge soolasisaldus ja rauamaak sisaldab lisaks mineraalseid lisandeid kasutatav raud. Sajandite jooksul on inimesed välja töötanud mitmeid viise looduslike materjalide rafineerimiseks või puhastamiseks. Lihtdestilleerimine ja fraktsioneeriv destilleerimine on vedeliku erinevate komponentide eraldamise põhitehnika kaks varianti.
Aurud ja aurustamine
Temperatuuri ja aurustamise suhe on oluline nii lihtsa kui ka fraktsioneeriva destilleerimise mõistmiseks. Kui vedelik on avatud anumas, avaldab atmosfäär vedeliku pinnale allapoole survet. See atmosfäärirõhk neutraliseerib vedeliku aururõhu, mille tekitab vedeliku pinnalt aurustuvate molekulide kineetiline energia. Vedeliku temperatuuri tõustes suureneb ka keskmine molekulaarne kineetiline energia; rohkem molekule aurustub, mis viib suurema aururõhuni. Keemine toimub siis, kui molekulid saavad vabalt aurustuda, kuna vedelik on jõudnud temperatuurini, mille juures aururõhk võrdub atmosfäärirõhuga.
Lihtne eraldamine
Erinevatel ühenditel on erinev keemistemperatuur. Samamoodi on erinevatel ühenditel igal temperatuuril erinev aururõhk. Kui suletud anumas kuumutatakse erinevate ühendite vedelat segu, peegeldab vedeliku kohale kinni jäänud auru koostis neid erinevusi. Aur sisaldab rohkem kõrgema aururõhuga ühendite molekule ja vähem madalama aururõhuga ühendite molekule. Ühend, mille keemistemperatuur on segus teiste ühendite suhtes väga kõrge, on peaaegu aurust puuduvad ja mittelenduvad lahustunud tahked ained, nagu sool, jäävad settena kuumutatud konteiner. Lihtne destilleerimine on selle auru kogumine ja jahutamine, et see kondenseeruks tagasi vedelaks. Lihtsa destilleerimisega eraldatakse vedeliku komponendid, kuna kondenseerunud vedelik sisaldab suuremat osa kõrgema aururõhuga ühendid ja algne vedelik sisaldab suuremat osa madalama auruga ühendeid surve.
Destilleerimise dilemma
Üks lihtne destilleerimine muudab ühendite osakaalu kahes lõppvedelikus, kuid täielikku eraldumist see ei saavuta. Protsessi võib korrata, et saavutada järk-järgult suurem eraldumise aste, kuid see on ka raiskav, sest ajal iga destilleerimisprotseduuri korral pääsevad mõned molekulid atmosfääri ja mõned jäävad destilleerimisel jäägiks seadmed. Fraktsiooniline destilleerimine lahendab selle dilemma - lihtsa destilleerimise parandamine, saavutades kõrgemad eraldusastmed ainult ühe destilleerimisprotseduuri käigus.
Üks veerg, mitu aurustamist
Peamine erinevus fraktsioneeriva destilleerimise ja lihtsa destilleerimise vahel on fraktsioneeriva kolonni lisamine kuumutatud mahuti ja auru kondenseerumise koha vahele. See veerg on täidetud materjalidega, nagu õhukesed metalltraadid või klaashelmed, mis soodustavad kondenseerumist, kuna nende pind on suur. Kui aurud tõusevad läbi fraktsioneeriva kolonni, kondenseeruvad need vedelaks nende materjalide jahedamatel pindadel. Altpoolt tõusevad kuumad aurud põhjustavad selle vedeliku aurustumist, siis kondenseerub uuesti, seejärel aurustub uuesti ja nii edasi. Iga aurustamise tulemuseks on aur, mille molekulide osakaal on suurem ja suurema aururõhuga. Seega saavutatakse fraktsioneeriva destilleerimisega parem eraldamine väiksema materjalikaoga, kuna üks protseduur on samaväärne lihtsa destilleerimise mitme vooruga.