La destilación fraccionada

Muchas mezclas homogéneas, por ejemplo el agua salada, se pueden separar por evaporación y luego condensar uno de los ingredientes. Este método se llama destilación simple. Funciona muy bien si quieres separar un líquido de un sólido, o si los ingredientes de la mezcla se evaporan y se condensan a temperaturas muy diferentes — si tienen puntos de ebullición muy diferentes. Pero, ¿y esta mezcla de agua y etanol? Ambas sustancias en esta mezcla son líquidas, y la diferencia entre sus puntos de ebullición es inferior a 25°C.

La destilación simple no funcionará aquí. Para separar tal mezcla necesitamos un tipo diferente de destilación - la destilación fraccionada. Al igual que la destilación simple, la destilación fraccionada se basa en la evaporación y la condensación. Pero utiliza una configuración especial, lo que permite una mayor precisión. Echemos un vistazo a una configuración típica de destilación fraccionada.

La mezcla a separar — en nuestro caso, agua mezclada con etanol — está contenida en este matraz de fondo redondo. El matraz se coloca sobre una fuente de calor, que se utilizará para elevar la temperatura de la mezcla en el interior. La parte superior del matraz está unida a un largo tubo de vidrio vertical, llamado columna de fraccionamiento. La columna de fraccionamiento es lo suficientemente larga para crear un gradiente de temperatura - más caliente en la parte inferior, y más frío en la parte superior. La columna de fraccionamiento también contiene partes que aumentan su superficie, por ejemplo cuentas de vidrio o una serie de bandejas.

El etanol tiene un punto de ebullición más bajo y es el más volátil de los dos ingredientes de la mezcla. Por eso, cuando calientas la mezcla, el etanol comienza a convertirse en vapor más rápido que el agua. El vapor de etanol sube por la columna de fraccionamiento, que todavía está fría. El vapor de etanol libera calor en la columna, y la temperatura del vapor desciende por debajo de su punto de ebullición. Esto hace que el etanol se condense.

Parte del líquido vuelve a gotear en el matraz, y una parte se queda condensada en la superficie interior de la columna de fraccionamiento. Sigamos añadiendo calor. La temperatura del etanol vuelve a subir, por encima de su punto de ebullición. Esta vez, la columna de fraccionamiento está un poco más caliente que antes. El vapor de etanol puede subir un poco más que la primera vez antes de que se condense de nuevo.

Este proceso de calentamiento, de evaporación, de subir la columna, enfriarse, y condensarse ocurre varias veces; hasta que el vapor finalmente llega a la parte superior de la columna de fraccionamiento. En la parte superior de la columna de fraccionamiento hay un adaptador que une la columna de fraccionamiento con las siguientes partes de la configuración. El adaptador suele estar equipado con un termómetro, para que puedas medir la temperatura en la parte superior de la columna de fraccionamiento. Cuando el vapor llega a la parte superior de la columna de fraccionamiento, se dirige a través del adaptador a un largo tubo de doble pared, llamado condensador. El espacio entre la pared interior y exterior del condensador se llena de agua fría.

Esto enfría el etanol y lleva su temperatura por debajo de su punto de ebullición, por lo que se condensa. El etanol líquido gotea a través del condensador y se recoge en un matraz o vaso de precipitados vacío colocado debajo. ¿Y qué ocurre con el agua? A medida que aumenta la temperatura de la mezcla en el matraz, en algún momento el agua alcanza su punto de ebullición también. Pero debido al gradiente de temperatura dentro de la columna de fraccionamiento, el vapor de agua no sube por la columna tan rápido como el vapor de etanol. Al final, todo el etanol de nuestra mezcla se evapora y se mueve hacia el receptor, mientras el agua permanece en el primer matraz. ¡Gracias a la destilación fraccionada, se han separado los ingredientes de la mezcla!