La distillation est le processus de séparation de deux liquides ou plus en fonction des différences de leurs points d'ébullition. Cependant, lorsque les points d'ébullition des liquides sont très similaires, la séparation par distillation normale devient inefficace ou impossible. La distillation fractionnée est un processus de distillation modifié qui permet la séparation de liquides ayant des points d'ébullition similaires.
Points d'ébullition

Le point d'ébullition d'un liquide est la température à laquelle il se transforme en vapeur. Les liquides conservent leur point d'ébullition caractéristique même lorsqu'ils sont mélangés à d'autres liquides. Cela représente le principe sous-jacent de la distillation --- que les liquides peuvent être séparés en convertissant le liquide ayant le point d'ébullition le plus bas en vapeur, puis en reconvertissant cette vapeur à l'état liquide après son transfert dans un récipient séparé.
Distillation

Au cours de la distillation, le mélange liquide est placé dans un ballon bouillant, qui est connecté à une colonne de refroidissement appelée condenseur, dont l'extrémité opposée est connectée à un ballon récepteur. Le condenseur se trouve à l'horizontale avec une légère pente descendante de sorte que la vapeur qui atteint le condenseur et est reconvertie en liquide peut être collectée dans le ballon de réception. Le département de chimie du Wake Forest College fournit un schéma de la configuration. À la fin de la distillation, le liquide bouillant le plus bas se retrouve dans le ballon récepteur (et est appelé le «distillat») et le liquide bouillant plus haut reste dans le ballon bouillant.
Distillation fractionnée

Une distillation fractionnée la configuration comprend une colonne supplémentaire qui se trouve verticalement au-dessus du ballon bouillant et à laquelle le condenseur est connecté. Son but est d'augmenter la distance que la vapeur doit parcourir pour atteindre le condenseur. Les colonnes sont généralement remplies de billes de verre ou de morceaux de céramique pour augmenter la surface avec laquelle la vapeur doit entrer en contact lors de son transport vers le condenseur.

Pendant la distillation normale, une quantité substantielle de liquide à point d'ébullition plus élevé se vaporisera et se transportera également dans le ballon de collecte, devenant essentiellement une impureté dans le produit distillé. Cela est particulièrement problématique lorsque les liquides séparés ont des points d'ébullition similaires. Plus le liquide à point d'ébullition plus élevé est en contact avec la surface, plus il est probable qu'il se condense de nouveau en liquide et retourne dans la fiole d'ébullition. La distillation fractionnée utilise cette surface accrue pour améliorer l'efficacité de la distillation.
Utilisations

Les deux applications principales de la distillation fractionnée sont le raffinage du pétrole brut et la fabrication de spiritueux (boissons alcoolisées).

Le pétrole brut contient de nombreux produits chimiques différents, dont beaucoup ont des points d'ébullition similaires. Les raffineries séparent ces produits chimiques par point d'ébullition en divers produits. Les fractions à point d'ébullition inférieur deviennent du gaz de pétrole ou de l'essence, les fractions à point d'ébullition intermédiaire deviennent du mazout, du carburant diesel ou du kérosène et les fractions à point d'ébullition le plus élevé deviennent de la paraffine ou de l'asphalte.

La fermentation des sucres en alcool s'arrête lorsque la teneur en alcool approche de 13 pour cent, car la levure ne peut pas survivre à des concentrations d'alcool plus élevées. Les points d'ébullition de l'alcool (78,5 degrés Celsius) et de l'eau (100 degrés Celsius) sont suffisamment similaires pour que les distilleries doivent utiliser une distillation fractionnée pour concentrer l'alcool à environ 50 pour cent (ce qui est alors appelé «spiritueux»).
Fun Fact

Le processus de distillation dans une raffinerie de pétrole consomme 2 barils de pétrole en énergie pour 100 barils de pétrole raffiné.