La distillation est une procédure qui sépare un mélange de liquides ayant différents points d'ébullition. La distillation est une technique utile dans les laboratoires de chimie, où les chimistes l'utilisent pour purifier un composé, ainsi que dans l'industrie, en particulier dans l'industrie pétrochimique et de raffinage et dans la fabrication de l'éthanol. C'est pour cette dernière que la distillation est la plus célèbre - les boissons alcoolisées sont produites par un processus de distillation.

Distillation simple

Si l'eau est placée dans un récipient scellé et laissée s'évaporer, elle finira par atteindre un équilibre tel que la vapeur d'eau se condense tout aussi rapidement que l'eau s'évapore. La pression de la vapeur à cet équilibre est appelée pression de vapeur. La pression de vapeur est différente pour différentes substances et varie en fonction de la température. Dans un mélange de deux liquides ayant des points d'ébullition différents, la vapeur aura plus de liquide qui est plus volatil, c'est-à-dire qui s'évapore plus facilement. Dans une distillation simple, le mélange liquide est chauffé et la vapeur monte à travers un tube et est recueillie et recondensée. Le liquide recondensé aura une concentration plus élevée du composant le plus volatil que le mélange d'origine. Si les deux liquides dans le mélange d'origine ont des points d'ébullition très différents, un processus d'évaporation et de recondensation en une seule étape est tout ce qui est nécessaire. Ce processus est appelé distillation simple.

Distillation fractionnée

La distillation fractionnée est similaire à la distillation simple, sauf que le même processus est répété dans des cycles successifs. Chaque cycle produit un mélange plus riche en composé plus volatil que le mélange précédent. La distillation fractionnée est nécessaire lorsque les points d'ébullition des liquides dans le mélange d'origine sont assez proches les uns des autres qu'une simple distillation ne suffit pas pour purifier l'un ou l'autre composé.

Distillation sous vide

Certains liquides bouillent de telles températures élevées qu'une distillation simple ou fractionnée utilisant le procédé décrit ci-dessus serait peu pratique ou dangereuse. La distillation sous vide, cependant, offre une autre alternative. Le point d'ébullition d'un liquide tombe lorsque la pression est réduite. Le point d'ébullition de l'eau, par exemple, est plus bas à haute altitude qu'au niveau de la mer. En réduisant la pression dans le récipient, le point d'ébullition des liquides dans le mélange peut être réduit et le mélange distillé à une température plus basse. Cette technique s'appelle la distillation sous vide.

Distillation azéotropique

En raison des attractions intermoléculaires entre les molécules du mélange, les mélanges peuvent avoir un point d'ébullition supérieur ou inférieur à celui de leurs composants. Un mélange de ce genre s'appelle un azéotrope. Lorsque les liquides dans l'azéotrope s'évaporent, la vapeur a la même composition que le mélange, de sorte que les azéotropes ne peuvent pas être distillés en utilisant les techniques décrites ci-dessus. Ils peuvent cependant encore être distillés, mais seulement par l'une des autres méthodes. Dans la distillation extractive, un solvant qui se mélange librement avec un composant mais pas l'autre est ajouté au mélange. Le nouveau mélange peut ensuite être séparé par distillation. En revanche, dans la distillation réactive, un produit chimique qui réagit avec un agent mais pas avec l'autre est ajouté, créant un nouveau mélange qui peut être séparé par distillation. Enfin, l'ajout de sels ioniques peut modifier la volatilité des composés dans le mélange de telle sorte qu'ils puissent être distillés. Ces trois techniques sont appelées collectivement distillation azéotropique.