La distillazione è una procedura che separa una miscela di liquidi con diversi punti di ebollizione. La distillazione è una tecnica utile nei laboratori di chimica, dove i chimici la usano per purificare un composto, e anche nell'industria, specialmente nell'industria petrolchimica e della raffinazione e nella produzione di etanolo. È per quest'ultima che la distillazione è più famosa - le bevande alcoliche sono prodotte attraverso un processo di distillazione.

Distillazione semplice

Se l'acqua viene messa in un contenitore sigillato e lascia evaporare, alla fine raggiungerà un equilibrio tale che il vapore acqueo si condensi con la stessa rapidità con cui l'acqua sta evaporando. La pressione del vapore in questo equilibrio è chiamata la pressione del vapore. La pressione del vapore è diversa per le diverse sostanze e varia con la temperatura. In una miscela di due liquidi con differenti punti di ebollizione, il vapore avrà più del liquido che è più volatile, cioè evapora più facilmente. In semplice distillazione, la miscela liquida viene riscaldata e il vapore sale attraverso un tubo e viene raccolto e ricondensato. Il liquido ricondensato avrà una concentrazione più alta del componente più volatile rispetto al mix originale. Se i due liquidi nella miscela originale hanno punti di ebollizione molto diversi, un processo di evaporazione e di ricondensazione in un'unica fase è tutto ciò che è necessario. Questo processo è chiamato distillazione semplice.

Distillazione frazionaria

La distillazione frazionata è simile alla semplice distillazione, tranne che lo stesso processo viene ripetuto in cicli successivi. Ogni ciclo produce una miscela più ricca del composto più volatile rispetto alla miscela prima di essa. La distillazione frazionata è necessaria quando i punti di ebollizione dei liquidi nella miscela originale sono abbastanza vicini tra loro che la semplice distillazione non è sufficiente a purificare i composti.

Distillazione sottovuoto

Alcuni liquidi bollono a temperature così elevate che la distillazione semplice o frazionaria che utilizza il processo sopra descritto sarebbe poco pratica o pericolosa. La distillazione sotto vuoto, tuttavia, offre un'altra alternativa. Il punto di ebollizione di un liquido cade quando la pressione è ridotta. Il punto di ebollizione dell'acqua, per esempio, è più basso in quota che a livello del mare. Riducendo la pressione nel contenitore, il punto di ebollizione dei liquidi nella miscela può essere ridotto e la miscela distillata a una temperatura inferiore. Questa tecnica è chiamata distillazione sotto vuoto.

Distillazione azeotropica

A causa delle attrazioni intermolecolari tra le molecole nella miscela, le miscele possono avere un punto di ebollizione più alto o più basso di entrambi i loro componenti. Una miscela di questo tipo è chiamata azeotropo. Quando i liquidi nell'azeotropo evaporano, il vapore ha la stessa composizione della miscela, quindi gli azeotropi non possono essere distillati usando le tecniche sopra descritte. Possono ancora essere distillati, tuttavia, ma solo attraverso uno dei tanti altri metodi.

Nella distillazione estrattiva, un solvente che si miscela liberamente con un componente ma non l'altro viene aggiunto alla miscela. La nuova miscela può quindi essere separata per distillazione. Nella distillazione reattiva, al contrario, viene aggiunta una sostanza chimica che reagisce con un agente ma non l'altro, creando una nuova miscela che può essere separata per distillazione. Infine, l'aggiunta di sali ionici può alterare le volatilità dei composti nel mix in modo tale da poter essere distillati. Queste tre tecniche sono chiamate collettivamente distillazione azeotropica.