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Visualización de laboratorio de la destilación: 1: Fuente de calor 2: Matraz de fondo redondo 3: Cabeza del alambique 4: Termómetro/Temperatura del punto de ebullición 5: Condensador 6: Entrada de agua de refrigeración 7: Salida de agua de refrigeración 8: Matraz de destilación/recepción 9: Entrada de vacío/gas 10: Receptor del alambique 11: Control del calor 12: Control de la velocidad del agitador 13: Agitador/placa calefactora 14: Baño de calentamiento (aceite/arena) 15: Mecanismo de agitación (no se muestra), por ejemplo, chips de ebullición o agitador mecánico 16: Baño de refrigeración.[1]: 141-143
La destilación, o destilación clásica, es el proceso de separación de los componentes o sustancias de una mezcla líquida utilizando la ebullición selectiva y la condensación. La destilación seca es el calentamiento de materiales sólidos para producir productos gaseosos (que pueden condensarse en líquidos o sólidos). La destilación seca puede implicar cambios químicos como la destilación destructiva o el craqueo y no se trata en este artículo. La destilación puede resultar en una separación esencialmente completa (componentes casi puros), o puede ser una separación parcial que aumenta la concentración de componentes seleccionados en la mezcla. En cualquier caso, el proceso aprovecha las diferencias en la volatilidad relativa de los componentes de la mezcla. En las aplicaciones industriales, la destilación es una operación unitaria de importancia prácticamente universal, pero es un proceso de separación física, no una reacción química.
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DestilaciónLa destilación permite separar las mezclas en función de las diferencias de presión de vapor a una temperatura de ebullición. Como en todas las operaciones unitarias, el proceso de destilación no es una reacción química. El petróleo crudo se somete a este proceso para ser convertido en varias fracciones, incluyendo el combustible para el transporte, la electricidad y la calefacción. El proceso de destilación del agua elimina impurezas como la sal del agua de mar. Entre los componentes del aire que se destilan para uso industrial están el oxígeno, el nitrógeno y el argón. Históricamente, las bebidas destiladas con mayor contenido de alcohol se han hecho destilando soluciones fermentadas. Las destilerías son instalaciones para la destilación de alcohol, especialmente para la producción de licores.
Principio de destilación simpleLas instalaciones de los laboratorios, especialmente los de química orgánica, suelen destilar agua y diversos disolventes orgánicos, así como realizar análisis cuantitativos mediante la destilación. La ebullición de líquidos y la condensación de vapor son dos procesos que intervienen en la destilación. Cuando la presión de vapor de un líquido es igual o ligeramente superior a la presión atmosférica, se generan burbujas del líquido. En el proceso de destilación, una de las sustancias con los puntos de ebullición más bajos hierve primero, el vapor escapa de la superficie y el líquido destilado (conocido como destilado) se recoge con un condensador conectado antes del proceso de destilación.En general, cuanto mayor sea la diferencia entre los puntos de ebullición de las moléculas componentes de una solución, mejor será el efecto de separación; por el contrario, si la diferencia entre los puntos de ebullición es muy pequeña, este método no puede utilizarse. Cuando se trata de alcohol y agua, los puntos de ebullición de ambos no son iguales, existe el fenómeno del azeótropo, y la destilación simple no puede separarlos completamente. Para este experimento, el cloruro de sodio se mezcla con un colorante en solución acuosa. Se puede utilizar un método de destilación simple para producir agua destilada pura, ya que la sal y el colorante no se evaporarían al hervir el agua.
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Algunos líquidos se evaporan completamente con el tiempo si se dejan en un recipiente abierto a temperatura ambiente. Sin embargo, este proceso de evaporación puede acelerarse significativamente si el líquido se calienta. Al calentar el líquido, las moléculas que lo componen adquieren la energía necesaria para escapar de la fase líquida y pasar a la fase gaseosa en forma de burbujas. Este fenómeno se llama ebullición.
Consideremos un recipiente cerrado de líquido. Al principio, parte de este líquido se evapora, pero sólo hasta que la velocidad de vaporización es igual a la de condensación. Una vez alcanzado este punto, no hay más cambios en el sistema, y el líquido y el vapor están en equilibrio. Una vez establecido esto, la presión ejercida por el vapor sobre el líquido se llama presión de vapor. La tendencia a la vaporización de un líquido se denomina volatilidad. Un líquido más volátil tiene una presión de vapor más alta, mientras que un líquido menos volátil tiene una presión de vapor más baja.
Cuando se calienta un recipiente abierto de líquido, se evapora más cantidad de líquido. Si se añade suficiente calor, se forman burbujas de vapor en el líquido y éste hierve. La temperatura a la que la presión de vapor del líquido es igual a la presión atmosférica se conoce como punto de ebullición.
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La destilación es un método muy utilizado para separar mezclas basándose en las diferencias en las condiciones necesarias para cambiar la fase de los componentes de la mezcla. Para separar una mezcla de líquidos, se puede calentar el líquido para forzar a los componentes, que tienen diferentes puntos de ebullición, a pasar a la fase gaseosa. A continuación, el gas se condensa de nuevo en forma líquida y se recoge. La repetición del proceso en el líquido recogido para mejorar la pureza del producto se denomina doble destilación. Aunque el término se aplica más comúnmente a los líquidos, el proceso inverso puede utilizarse para separar gases licuando los componentes mediante cambios de temperatura y/o presión.
La primera evidencia conocida de la destilación proviene de un aparato de destilación de terracota que data del año 3000 a.C. en el valle del Indo, en Pakistán. Se sabe que la destilación era utilizada por los babilonios de Mesopotamia. Al principio, se cree que la destilación se utilizaba para fabricar perfumes. La destilación de bebidas se produjo mucho más tarde. El químico árabe Al-Kindi destilaba alcohol en el siglo IX en Irag. La destilación de bebidas alcohólicas parece común en Italia y China a partir del siglo XII.