DISTILLAZIONE

La distillazione è una tecnica di purificazione chepermette la separazione di liquidi o di solidibassofondenti che fondono senza alterazione chimica.

Si basa fondamentalmente sull’equilibrio liquido/vapore e sulla loro differente composizione.

DISTILLAZIONE SEMPLICE

Si opera con un apparecchiocostituito essenzialmente da unpallone, che funge da caldaia, cheè munito di un refrigerantesemplice (di Liebig) nella cuicamicia esterna può essere fattacircolare dell’acqua per ilraffreddamento, un termometro,posto all’imboccatura delrefrigerante e un pallone orecipiente di raccolta, collegatocon l’esterno o direttamente otramite una valvola a CaCl2.

La distillazione semplice a

pressione ordinaria si utilizza

quando si vogliono separare un

liquido da un solido oppure

anche due liquidi a patto che il

loro punto di ebollizione sia

significativamente differente.

Il riscaldamento può essere effettuato con un bagno ad acqua, ad olio, un

mantello scaldante, tenendo in considerazione che deve essere effettuato

lentamente, per permettere scambi termici completi tra liquido e vapore,

in modo che la distillazione sia il più regolare possibile.

Il distillato può essereraccolto in tre frazioni:

Teste di distillazione

Frazione centrale

Code di distillazione

Accorgimenti:

✓Il pallone caldaia riempito massimo a

metà e presenza di frammenti di vetro,

pietra pomice, ecc. per evitare

un’ebollizione troppo tumultuosa.

✓Evitare assolutamente che il pallone-

caldaia vada a secco.

ROTAVAPOR

Si può operare anche a pressioneridotta con una semplice pompa adacqua, oppure con una pompa adolio, nel caso in cui si abbia a chefare con sostanze che degradanoalle alte temperature, oppure intutti i casi in cui sia necessariodistillare utilizzando temperaturepiù basse.

Rientra nella distillazione semplice la

separazione da liquidi da solidi e/o

miscele con l’ausilio dell’evaporatore

rotante o rotavapor.

DISTILLAZIONE FRAZIONATA

La distillazione frazionata può essere utilizzata nel caso in cui

sia necessario separare miscele di liquidi completamente

miscibili a temperatura di ebollizione molto ravvicinata.

Per descrivere il comportamento dei liquidi, in questo caso si

può utilizzare il seguente diagramma, nel quale viene riportato

l’andamento di ebollizione della miscela in funzione della

composizione.

DISTILLAZIONE FRAZIONATA

In questo caso il comportamento è

tipico di miscele che formano soluzioni

ideali, che seguono la legge di Raoult:

PA= P°ANA

La tensione di vapore di una miscela di

due liquidi A e B è data dalla legge di

Dalton:

Ptot= PA+ PB = P°ANA+ P°BNB

La fase vapore risulterà più ricca della fase liquida

del componente più volatile.

DISTILLAZIONE FRAZIONATA

Infatti se N1A e N1

B sono le frazioni molari di A e di B nella

fase vapore, la fase vapore risulterà più ricca della fase

liquida nel componente più volatile.

Se > 1 si avrà: >

DISTILLAZIONE FRAZIONATA

Per ottenere la concentrazionenella fase vapore delcomponente più volatile e quindila separazione dei liquidi a p.e.differente, si opera con unacolonna di distillazione frazionatao di rettifica che si colloca tra ilpallone di distillazione e ilrefrigerante.

La lunghezza della colonna dovrà essere sufficiente per assicurare laconcentrazione nei vapori del componente più volatile el’arricchimento del componente meno volatile nella fase liquida equindi nel pallone caldaia.

Deviazioni dalla legge di Raoult

Il comportamento di alcune miscele di liquidi

devia dalla legge di Raoult, e si possono avere

delle deviazioni positive o negative dalla legge di

Raoult, a seconda che la tensione di vapore della

miscela sia maggiore o minore rispetto a quella

calcolata.

Deviazioni positive dalla legge di Raoult

Deviazioni positive si hanno quando le forze di attrazione

tra i componenti identici della miscela sono maggiori

rispetto a quelle esistenti tra i due componenti differenti.

In questo caso il comportamento della miscela è

descritto dal grafico seguente:

Deviazioni positive dalla legge di Raoult

La miscela con minimo nel punto di ebollizione distilla a temperaturacostante, perché liquido e vapore in equilibrio hanno la stessacomposizione e viene chiamata miscela azeotropica (azeotropo) conminimo nel punto di ebollizione. Durante la distillazione frazionata diquesta miscela (composizione diversa dal minimo) la miscelaazeotropica passa nel distillato e nel residuo resterà il componente ineccesso.

Deviazioni negative dalla legge di Raoult

Le deviazioni negative si hanno nel caso in cui le forze di

attrazione tra le molecole diverse dei due componenti la

miscela sono più forti di quelle esistenti tra le molecole di

ciascun componente.

In questo caso l’azeotropo resterà nel residuo.

DISTILLAZIONE SOTTO VUOTO

La distillazione sotto vuoto o a pressione ridotta è necessaria

nel caso in cui si debbano separare liquidi altobollenti o liquidi

che si decompongono alla temperatura di ebollizione a

pressione normale.

Operando a pressione ridotta è possibile avere l’ebollizione

delle miscele a temperature più basse.

DISTILLAZIONE SOTTO VUOTO

L’apparecchio per la distillazione sotto vuotodeve essere resistente al vuoto (vetro pyrex).E’ dotato di un pallone di Claisen, in cui vieneinserito un tubo di vetro che termina con uncapillare affilato, che serve per regolarel’ebollizione tramite un tubo di gomma postosulla sommità del capillare, in cui viene fattapassare l’aria tramite una pinza di Mohr.

Inoltre è dotato di uncollegamento per la pompa davuoto e di un raccordo,chiamato “ragno”, chepermette di raccogliereseparatamente le frazioni didistillazione senza togliere ilvuoto.

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI

VAPORE

La distillazione in corrente di vapore èuna tecnica di separazione che permettel’ebollizione di una miscela di solventiimmiscibili con l’acqua a temperaturepiù basse della temperatura diebollizione dell’acqua stessa, con ilvantaggio di poter essere distillateevitando eventuali decomposizionidovute al calore.

Infatti, a temperatura costante, la pressioneparziale di ciascun componente la miscela,nel caso in cui i componenti sianoimmiscibili, è uguale alla tensione di vaporedel componente puro (non dipende dallafrazione molare).Come conseguenza ciascun componenteevapora indipendentemente dagli altri.

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE

La pressione totale Ptot è quindi uguale alla somma delle

tensioni di vapore dei componenti puri (indipendente

dalla loro concentrazione nella miscela).

Ptot = PA° +PB° +PC° +….

Per questo motivo la tensione di vapore della miscela è

sempre, indipendentemente dalla temperatura, maggiore

della tensione di vapore del componente più volatile.

Se il componente più volatile è l’acqua, la miscela bolle a

temperature di massimo 98°C.

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE

La composizione del condensato dipende dalla

tensione di vapore dei componenti alla

temperatura di ebollizione della miscela e dal

loro peso molecolare.

Se si considera una miscela composta da due

componenti immiscibili A e B, se i vapori dei

componenti si comportano come gas ideali essi

seguono la legge dei gas.

DISTILLAZIONE IN CORRENTE DI VAPORE

Da cui risulta:

Da questa equazione si ricava che, anche composti che

abbiano una tensione di vapore molto bassa, possono

essere distillati, purché abbiano un peso molecolare

notevolmente più alto di quello dell’acqua.

L’apparecchio per la distillazione è costituito da un apparecchio per ladistillazione simile a quelli già esaminati e da un generatore di vapore, chesia collegato al pallone di distillazione in maniera da creare un flusso divapore continuo.Il distillato è normalmente costituito da due fasi, una fase organica e unaacquosa che devono essere poi separate, per esempio tramite un imbutoseparatore.