Keuntungan Distilasi Fraksional

Distilasi adalah metode untuk memisahkan komponen dari campuran cair dengan memanfaatkan perbedaan titik didihnya. Ini adalah pemisahan cair-gas dan melibatkan penguapan dan kondensasi berikutnya dari setiap cairan. Ada beberapa keuntungan dari distilasi fraksional dibandingkan distilasi sederhana.

Jenis distilasi yang umum adalah distilasi sederhana, distilasi fraksional, distilasi vakum dan distilasi uap. Mereka berbeda terutama dalam pengaturan peralatan dan aplikasinya.

Distilasi fraksional lebih efisien daripada distilasi sederhana dalam pemisahan karena jumlah pelat teoritis yang tinggi. Ini adalah proses penting dalam ilmu kimia, industri dan makanan. Penggunaan distilasi fraksional termasuk proses seperti desalinasi, penyulingan minyak mentah dan pemurnian kimia.

Distilasi sederhana hanya efektif untuk cairan yang titik didihnya berbeda lebih dari 30 °C. Sebaliknya, distilasi fraksional cocok untuk pemisahan yang lebih menantang, di mana perbedaan titik didih kurang dari 30 °C.

Untuk memahami cara kerja distilasi fraksional, kita perlu mengetahui: hukum Raoult, yang menyatakan bahwa tekanan uap larutan bergantung pada tekanan uap masing-masing komponen dan fraksi mol komponen dalam larutan. Sambil menjaga tekanan konstan, seseorang dapat menghasilkan a diagram komposisi suhu.

•••Dimodifikasi dari Teknik Laboratorium Kimia Organik (Edisi Keempat, 2014): halaman 173-206

Untuk campuran pentana-heksana pada satu tekanan atmosfer, campuran cairan awal (L₁) heksana (bp = 69°C) dan pentana (bp = 36°C) mendidih pada 48 °C untuk menghasilkan uap V₁, yang mengembun menjadi L₂. Setelah siklus penguapan-kondensasi pertama, persentase pentana meningkat dari 48 persen menjadi 73 persen.

L₂ kemudian menguap menjadi V₂, menghasilkan pengayaan lebih lanjut dalam pentana. L₅, yang merupakan cairan yang diperoleh setelah empat siklus, hampir merupakan pentana murni. Setiap siklus penguapan-kondensasi, juga disebut pelat teoretis, menghasilkan larutan yang lebih murni dari komponen yang lebih mudah menguap.

Dalam pengaturan distilasi fraksional, kolom fraksinasi biasanya ditempatkan di antara labu distilasi dan kepala untuk meningkatkan pemisahan cairan dari campuran. Kolom-kolom ini memiliki luas permukaan yang lebih besar dimana kesetimbangan uap-cair dapat terjadi dan dengan demikian pelat yang lebih teoretis. Contoh kolom fraksinasi adalah kolom Vigreux dan manik-manik kaca, yang memiliki enam hingga delapan pelat teoretis.

Dalam distilasi sederhana, kolom fraksinasi tidak digunakan, dan uap dari labu destilasi langsung mengembun. Ini hanya memiliki satu atau dua pelat teoritis, sehingga tidak akan efektif untuk pemisahan campuran seperti L₁, yang membutuhkan lebih dari empat siklus penguapan-kondensasi untuk dimurnikan.

Distilasi fraksional digunakan dalam kilang minyak untuk memisahkan minyak mentah menjadi hidrokarbon, yang memiliki nomor karbon, titik didih, dan aplikasi yang berbeda. Beberapa produk yang diisolasi termasuk bensin, solar, minyak dan lilin. Metode ini juga digunakan di pabrik kimia, pemrosesan gas alam, dan pabrik pemisahan udara kriogenik.

Destilasi fraksional juga teknik umum di laboratorium kimia organik. Misalnya, siklopentadiena biasanya dijual sebagai disiklopentadiena karena siklopentadiena dapat secara spontan dimerisasi untuk membentuk disiklopentadiena. Distilasi fraksional sering digunakan untuk mengembalikan disiklopentadiena menjadi siklopentadiena.

Distilasi fraksional saja tidak berbahaya bagi lingkungan. Faktanya, distilasi fraksional mengubah minyak mentah, yang tidak dapat digunakan, menjadi produk yang lebih berharga. Namun, penyulingan minyak bumi, di mana penyulingan fraksional minyak mentah dilakukan, dapat menjadi sumber polusi jika produk sampingan tidak diperlakukan dengan baik sesuai dengan peraturan.

Kilang adalah sumber utama polutan udara seperti partikel, nitrogen oksida, dan karbon monoksida. Air limbah dari kilang juga menyebabkan pencemaran air dan tanah karena mengendap di akuifer, tanah dan air tanah.