Destilación: Definición, proceso y tipos

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¿Qué es la destilación?

Al mirar una tienda de comestibles en la sección que tiene agua embotellada, a menudo hay contenedores de un galón con la etiqueta «Agua destilada». El agua destilada es agua que ha pasado por el proceso de destilación. Pero ¿qué es exactamente la destilación? Una definición simple de destilación o significado de destilación es un proceso de purificación de un compuesto líquido calentándolo hasta convertirlo en vapor que luego se condensa nuevamente en líquido. Al calentar un líquido hasta la temperatura a la que se convierte en vapor, se separa de las posibles impurezas que se encuentren disueltas en su interior. Una vez que el líquido se evapora, se puede enfriar sobre otro recipiente para que se condense y se acumule nuevamente como líquido. Los químicos suelen utilizar la destilación como medio para separar una mezcla de solutos.

Historia de la destilación

El proceso de destilación es muy antiguo. La evidencia más antigua del proceso de destilación data aproximadamente del año 1200 a.C. Una tablilla cuneiforme acadia describe una forma primitiva de destilación. Es posible que la destilación se remonta a antes de los babilonios y tal vez fuera conocida por los sumerios. Sin embargo, el proceso también se practicó en otras partes del mundo, como en la antigua India, Pakistán, Egipto y China, alrededor de los siglos I y II d.C. La evidencia sugiere que los pueblos antiguos utilizaban el proceso de destilación para crear líquidos de perfumería, licores suaves, agua purificada, venenos y, más tarde, otras bebidas alcohólicas más fuertes.

Proceso de destilación

El proceso de destilación implica un aparato. El aparato contiene el líquido que se pretende purificar. Cuando el líquido se calienta hasta convertirlo en vapor, se separa de las impurezas u otros líquidos con diferentes temperaturas de vaporización. Luego, el vapor pasa a otra parte del aparato donde puede enfriarse y condensarse nuevamente en líquido. La forma purificada del líquido original se llama destilado. Pero, ¿cómo funciona exactamente la destilación dentro de un aparato? ¿O cuál es la estructura de un aparato de destilación y cuáles son los pasos para utilizarlo?

Aparato de destilación

Un aparato básico de destilación de laboratorio, comúnmente llamado alambique , está estructurado a partir de unos pocos componentes. El aparato debe incluir un termómetro. Un termómetro mide el calor, que científicamente se define como la energía cinética promedio o el movimiento dentro de un grupo de partículas, como las partículas que forman un líquido o vapor en el caso de la destilación. El termómetro es necesario para medir con precisión y por tanto mantener la temperatura que corresponde al punto de ebullición del compuesto deseado. Además, un aparato sencillo incluye lo siguiente:

• Un matraz de destilación para el líquido que se va a calentar en su interior.
• Un mechero Bunsen para calentar el matraz de destilación.
• Un condensador o tubo para el paso del vapor.
• Boquillas de entrada y salida para el paso de agua fría por el tubo del condensador.
• Algunos aparatos de destilación más complejos pueden tener una columna de fraccionamiento que está unida a la parte superior del matraz calentado y proporciona una separación más precisa de los componentes líquidos. Esto es necesario para purificar un líquido de otros líquidos que puedan tener puntos de ebullición similares.
• Y un matraz receptor para que gotee el destilado.

Ahora que se describe el aparato, ¿cuál es el proceso o procedimiento de destilación a seguir?

Procedimiento de destilación

Un procedimiento de destilación básico para el aparato de destilación antes mencionado incluye los siguientes pasos:

• Paso 1: Verifique la calibración del termómetro que se utilizará con el aparato de destilación. Esto se puede hacer poniéndolo en un baño de hielo destilado y luego en agua destilada hirviendo para comparar la temperatura con la temperatura esperada.
• Paso 2: El matraz de destilación o matraz de ebullición de fondo redondo se llena con la solución que contiene el compuesto líquido que se desea purificar. Sólo debería estar lleno alrededor de dos tercios. El matraz también está asegurado encima de un mechero Bunsen.
• Paso 3: A continuación, se aseguran el termómetro y la columna de fraccionamiento (si es necesario) para que tengan una conexión hermética con la abertura del matraz de destilación. El termómetro debe estar por encima de la columna de fraccionamiento.
• Paso 4: Además, todos los demás componentes que sean necesarios deben asegurarse con conexiones herméticas. Sin embargo, un consejo de seguridad importante es: el sistema o aparato no debe estar completamente cerrado. El vapor debe poder escapar al condensador y salir de una boquilla hacia un matraz receptor. Nunca se debe calentar un sistema cerrado, ya que esto puede provocar una explosión. Además, los tapones de goma que sujetan los componentes entre sí no deben tener fugas, ya que puede existir el riesgo de que el vapor o el líquido de la solución sea inflamable y se escape y entre en contacto directamente con la fuente de calor.
• Paso 5: Se enciende el mechero Bunsen y se calienta lentamente el matraz de destilación para que el termómetro alcance el punto de ebullición deseado. Mientras esto sucede, el agua fría debe pasar a través del condensador.
• Paso 6: El vapor que pasa al condensador se acumula en gotas de destilado y luego gotea en el matraz receptor. Es importante seguir observando el termómetro hasta que se estabilice en la temperatura deseada.
• Paso 7: Cuando el termómetro se estabilice, el vaso receptor debe cambiarse por uno nuevo para garantizar que el destilado que se recibe sea solo el líquido que se vaporiza a la temperatura que marca el termómetro.
• Paso 8: La fuente de calor debe retirarse antes de que se evapore toda la solución del matraz de destilación. Esto elimina la posibilidad de que el vidrio aumente rápidamente de temperatura una vez que se haya agotado el líquido y posiblemente encienda cualquier vapor inflamable que aún esté dentro de él y rompa el vidrio. Además, la solución que se está destilando puede contener peróxidos que, si se calientan como residuo sólido en el fondo del matraz, pueden provocar una explosión.

Este es un procedimiento de destilación simple. Sin embargo, diferentes compuestos químicos líquidos requerían procedimientos de destilación ligeramente diferentes o aparatos de destilación más complicados y precisos. Es decir, existen diferentes tipos de destilación.

Tipos de destilación

El procedimiento y los pasos de destilación antes mencionados son el procedimiento de destilación para purificar un líquido a pequeña escala. La destilación también se puede realizar a una escala mucho mayor. Los aparatos de destilación a mayor escala se utilizan para purificar líquidos comercialmente para su fabricación y venta a gran escala. Los aparatos de pequeña escala suelen estar hechos de simples matraces y tubos de vidrio. Este no es el caso de las operaciones a gran escala. Este sencillo aparato es suficiente para destilar líquidos que contienen compuestos químicos que no son volátiles o líquidos que tienen puntos de ebullición muy diferentes. También existen otros procesos de destilación de pequeña a mediana escala que pueden usarse en un laboratorio de tamaño pequeño a mediano.

La destilación al vacío es un tipo de destilación que utiliza una bomba de vacío para disminuir la presión de un recipiente. Se utiliza cuando una sustancia tiene un punto de ebullición que puede ser demasiado alto. Puede resultar ineficiente calentar únicamente la sustancia, cuando la presión se puede disminuir para permitir un mayor movimiento cinético de las partículas de la sustancia. Además, algunas sustancias se descomponen bajo presiones atmosféricas normales y, por lo tanto, requieren un control preciso de la presión para aumentar la estabilidad del compuesto químico en cuestión.

Destilación a escala de laboratorio

Existen algunos tipos de procesos de destilación que son a escala de laboratorio. Incluyen lo siguiente:

• 
  La destilación fraccionada es un proceso de destilación a escala ligeramente mayor que involucra los componentes mencionados anteriormente, pero también debe incluir el accesorio de la columna de fraccionamiento. Esta destilación también se llama destilación diferencial y es necesaria para refinar el petróleo.

• La destilación al vapor se puede utilizar para líquidos que tienen puntos de ebullición inconvenientemente altos. Se utiliza con sustancias que suelen ser apolares y no se disuelven en agua. Además, los compuestos no deben cambiar químicamente en presencia de agua. Normalmente, se utiliza para purificar ácidos grasos y aceites como el aceite de soja. Se inyecta vapor en el líquido para agregar calor y provocar la evaporación del líquido.

Destilación Industrial

La destilación de efectos múltiples es un proceso de destilación que ocurre a una escala mucho mayor que los otros procesos de destilación. En lugar de utilizar calor, este proceso de destilación hace pasar el líquido de un recipiente que está bajo una presión atmosférica alta a otro recipiente que tiene una presión atmosférica mucho más baja. Este cambio repentino de presión puede hacer que algunos líquidos se vaporicen rápidamente. El equipo utilizado para la destilación a gran escala suele estar construido con metal, cerámica y otros materiales duraderos, en lugar de componentes de vidrio a pequeña escala. Además de la mayor durabilidad y resistencia al calor, el uso de equipos metálicos o cerámicos disminuirá la probabilidad de roturas o roturas y, por lo tanto, reducirá los costos de reparación para la empresa que utiliza los equipos industriales.

También es importante mencionar que los procesos de destilación mencionados anteriormente, como la destilación fraccionada y la destilación al vapor, se pueden realizar a mayor escala. En cuyo caso los equipos que conformarán el aparato serán cerámicos o metálicos para que el aparato sea más fácil de mantener y evitar roturas.

Aplicaciones de la destilación

Muchos productos requieren destilación. Por ejemplo, tal como lo hacían los antiguos, la destilación se puede utilizar para purificar líquidos que son de perfumería. Además, el agua destilada mencionada anteriormente es un producto de destilación común y fácil de preparar. Muchos otros productos se someten al proceso de destilación o procedimiento de destilación. Otros productos que se separan de las impurezas mediante destilación incluyen los siguientes:

• Alcoholes, bebidas espirituosas y licores.
• Gasolina
• Queroseno
• Formaldehído
• Fenol
• Petróleo crudo

Resumen de la lección

En general, la destilación es el proceso durante el cual un líquido se calienta hasta el punto de ebullición para vaporizarlo y luego se vuelve a condensar en líquido para separarlo de impurezas u otros solutos. Los químicos suelen utilizar la destilación para separar una mezcla de solutos. Además, la destilación se utiliza para productos como perfumes, alcohol y petróleo crudo. El petróleo crudo contiene muchos compuestos volátiles que tienen puntos de ebullición similares; por lo tanto, se debe utilizar una columna de fraccionamiento. Una columna de fraccionamiento es un componente de un aparato de destilación que se puede utilizar siempre que sea necesario separar compuestos con puntos de ebullición similares.

Después del primer paso de calentar un líquido hasta el punto de ebullición y vaporizarlo, pasa por un condensador que enfría el vapor. Esto hace que el vapor se condense nuevamente en gotas. Las gotas del destilado pueden entonces acumularse en el matraz receptor. El destilado es el líquido que se ha separado de sus impurezas.

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