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La destilación es el proceso de separar dos o más líquidos en función de las diferencias en sus puntos de ebullición. Sin embargo, cuando los puntos de ebullición de los líquidos son muy similares, la separación por destilación normal se vuelve ineficaz o imposible. La destilación fraccionada es un proceso de destilación modificado que permite la separación de líquidos con puntos de ebullición similares.
Puntos de ebullición
El punto de ebullición de un líquido es la temperatura a la que se transforma en vapor. Los líquidos conservan su punto de ebullición característico incluso cuando se mezclan con otros líquidos. Esto representa el principio subyacente de la destilación: que los líquidos se pueden separar convirtiendo el líquido con el punto de ebullición más bajo en vapor, y luego convirtiendo ese vapor nuevamente al estado líquido después de que se haya transferido a un recipiente separado.
Destilación
En el proceso de destilación, la mezcla líquida se coloca en un matraz hirviendo, que está conectado a una columna de enfriamiento llamada condensador, cuyo extremo opuesto está conectado a un matraz receptor. El condensador se asienta horizontalmente con una ligera pendiente descendente para que el vapor que llega al condensador y se convierta nuevamente en líquido pueda recogerse en el matraz receptor. El departamento de química de Wake Forest College proporciona un diagrama de la configuración. Al finalizar la destilación, el líquido de ebullición más bajo termina en el matraz receptor (y se denomina "destilado") y el líquido de ebullición más alta permanece en el matraz de ebullición.
Destilación fraccionada
Una configuración de destilación fraccionada incluye una columna adicional que se coloca verticalmente en la parte superior del matraz de ebullición y al que está conectado el condensador. Su propósito es aumentar la distancia que debe recorrer el vapor para llegar al condensador. Las columnas se empaquetan típicamente con cuentas de vidrio o piezas de cerámica para aumentar el área de superficie con la que el vapor debe entrar en contacto cuando se transporta al condensador.
Durante la destilación normal, una cantidad sustancial del líquido de mayor ebullición también se vaporizará y transportará al matraz de recolección, convirtiéndose esencialmente en una impureza en el producto destilado. Esto es especialmente problemático cuando los líquidos que se separan tienen puntos de ebullición similares. Mientras más área de superficie entre en contacto con el líquido de mayor ebullición, es más probable que se condense de nuevo en un líquido y regrese al matraz de ebullición. La destilación fraccionada utiliza este área de superficie aumentada para mejorar la eficiencia de la destilación.
Usos
Las dos aplicaciones principales de la destilación fraccionada son la refinación de petróleo crudo y la fabricación de licores (bebidas alcohólicas).
El petróleo crudo contiene numerosos productos químicos diferentes, muchos de los cuales tienen puntos de ebullición similares. Las refinerías separan estos químicos por punto de ebullición en varios productos. Las fracciones de bajo punto de ebullición se convierten en gas de petróleo o gasolina, las fracciones de punto de ebullición intermedio se convierten en fuel oil, combustible diesel o queroseno, y las fracciones de mayor punto de ebullición se convierten en parafina o asfalto.
La fermentación de azúcares en alcohol se detiene cuando el contenido de alcohol se acerca al 13 por ciento porque la levadura no puede sobrevivir a concentraciones de alcohol más altas. Los puntos de ebullición del alcohol (78,5 grados centígrados) y el agua (100 grados centígrados) son lo suficientemente similares como para que las destilerías deban usar destilación fraccionada para concentrar el alcohol a aproximadamente el 50 por ciento (que luego se llama "espíritus").
Hecho de la diversión
El proceso de destilación en una refinería de petróleo consume 2 barriles de petróleo en energía por cada 100 barriles de petróleo refinado.