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La distillazione è il processo di separazione di due o più liquidi in base alle differenze nei loro punti di ebollizione. Quando i punti di ebollizione dei liquidi sono molto simili, tuttavia, la separazione per distillazione normale diventa inefficace o impossibile. La distillazione frazionata è un processo di distillazione modificato che consente la separazione di liquidi con punti di ebollizione simili.
Punti di ebollizione
Il punto di ebollizione di un liquido è la temperatura alla quale si trasforma in vapore. I liquidi mantengono il loro caratteristico punto di ebollizione anche se miscelati con altri liquidi. Questo rappresenta il principio di base della distillazione --- che i liquidi possono essere separati convertendo il liquido con il punto di ebollizione più basso in vapore, quindi convertendo quel vapore allo stato liquido dopo che è stato trasferito in un contenitore separato.
Distillazione
Nel processo di distillazione, la miscela liquida viene posta in un pallone bollente, che è collegato a una colonna di raffreddamento chiamata condensatore, la cui estremità opposta è collegata a un pallone di ricezione. Il condensatore si trova in posizione orizzontale con una leggera pendenza verso il basso in modo che il vapore che raggiunge il condensatore e viene riconvertito in liquido possa essere raccolto nel pallone di ricezione. Il dipartimento di chimica del Wake Forest College fornisce un diagramma della configurazione. Al completamento della distillazione, il liquido di ebollizione più basso finisce nel pallone di ricezione (e viene chiamato "distillato") e il liquido di ebollizione più alto rimane nel pallone di ebollizione.
Distillazione frazionata
Una configurazione di distillazione frazionata include una colonna aggiuntiva che si trova verticalmente sulla parte superiore del pallone bollente e alla quale è collegato il condensatore. Il suo scopo è aumentare la distanza che il vapore deve percorrere per raggiungere il condensatore. Le colonne sono tipicamente imballate con perle di vetro o pezzi di ceramica per aumentare la superficie con cui il vapore deve entrare in contatto mentre viene trasportato al condensatore.
Durante la normale distillazione, una notevole quantità del liquido con ebollizione più elevata vaporizzerà e trasporterà nel pallone di raccolta, diventando essenzialmente un'impurità nel prodotto distillato. Ciò è particolarmente problematico quando i liquidi separati hanno simili punti di ebollizione. Maggiore è l'area, maggiore è il contatto del liquido con ebollizione maggiore lungo la strada, maggiore è la probabilità che si condensi di nuovo in un liquido e ritorni nel pallone bollente. La distillazione frazionata utilizza questa maggiore superficie per migliorare l'efficienza della distillazione.
usi
Le due principali applicazioni della distillazione frazionata sono la raffinazione del petrolio greggio e la produzione di alcolici (bevande alcoliche).
Il petrolio greggio contiene numerosi prodotti chimici, molti dei quali hanno punti di ebollizione simili. Le raffinerie separano queste sostanze chimiche per punto di ebollizione in vari prodotti. Le frazioni a ebollizione più bassa diventano gas di petrolio o benzina, le frazioni a ebollizione intermedia diventano olio combustibile, gasolio o cherosene e le frazioni a ebollizione più alta diventano cera di paraffina o asfalto.
La fermentazione degli zuccheri in alcool si interrompe quando il contenuto alcolico si avvicina al 13 percento perché il lievito non può sopravvivere a concentrazioni alcoliche più elevate. I punti di ebollizione dell'alcool (78,5 gradi Celsius) e dell'acqua (100 gradi Celsius) sono abbastanza simili che le distillerie devono usare la distillazione frazionata per concentrare l'alcool a circa il 50 percento (che viene quindi chiamato "spiriti").
Fatto divertente
Il processo di distillazione in una raffineria di petrolio consuma 2 barili di petrolio in energia per ogni 100 barili di petrolio raffinato.