La destilación es uno de los métodos más antiguos y más usados para separar y purificar líquidos. El método consiste en aplicar calor a una mezcla de sustancias hasta que una de ellas pasa a la fase de vapor, seguidamente el vapor se enfría al pasar por un refrigerante donde condensa y el líquido se recoge en un recipiente adecuado. En el recipiente inicial quedarán las sustancias menos volátiles o las impurezas.
El método admite multitud de variantes, desde los antiguos alambiques o alquitaras para destilar alcohol hasta las modernas torres de destilación fraccionada para separar los componentes del petróleo. En el laboratorio la destilación es un método habitual y recurrente con tres modalidades básicas: la destilación simple, la destilación fraccionada y la destilación con vacío.
Fundamentos de la destilación
La destilación es posible porque al aplicar calor a una mezcla de sustancias, la temperatura sube hasta que se alcanza la temperatura de ebullición del componente más volátil, aunque puede variar gradualmente conforme cambia la composición de la mezcla.
De existir varios componentes y seguir calentando, se alcanzaría la temperatura de ebullición del siguiente más volátil continuando el proceso hasta su eliminación de la mezcla y así sucesivamente. El control de la temperatura con un termómetro adecuado es crítico, pues nos indica el principio y el fin de la destilación de cada componente.
Tipos de destilación
Destilación simple
La destilación simple a presión atmosférica con separación completa del componente más volátil, puede aplicarse cuando los puntos de ebullición están suficientemente separados y lejos del punto de descomposición química. Por ejemplo, si destilamos agua de mar obtendremos agua pura y un residuo de sales quedará en el matraz de destilación. En los laboratorios se recurre a los destiladores de laboratorio para obtener el agua destilada.
Cuando los puntos de ebullición no están muy separados, el producto obtenido sigue siendo una mezcla pero con una mayor proporción del componente más volátil. Necesitaremos varias destilaciones sucesivas para una separación completa.
Ejemplo típico de destilaciones sucesivas es la separación de alcohol y agua después de los procesos de fermentación para obtener bebidas como el whisky.
Destilación fraccionada
La destilación fraccionada es una técnica diseñada para separar mezclas líquidas cuyos componentes poseen puntos de ebullición muy próximos (con una diferencia inferior a 25 °C). Su funcionamiento se basa en el acoplamiento de una columna de fraccionamiento colocada verticalmente entre el matraz de destilación y el refrigerante.
A diferencia de la destilación simple, donde el vapor generado realiza un único ciclo directo de evaporación y condensación para aislar sustancias con temperaturas de ebullición muy distantes, la columna de fraccionamiento permite que ocurran múltiples microciclos sucesivos de evaporación y condensación en una sola operación. A medida que los vapores ascienden por el interior de la columna —la cual está rellena de platos o anillos de vidrio—, chocan con las paredes frías, se condensan y vuelven a evaporarse al recibir el calor del vapor ascendente.
Este proceso en cascada enriquece progresivamente la fase de vapor con el componente más volátil (el de menor punto de ebullición), logrando una separación y purificación con una eficiencia considerablemente mayor que la que se obtendría realizando varias destilaciones simples consecutivas.
Destilación a vacío
Las variaciones de presión modifican el punto de ebullición de las sustancias, si disminuimos la presión en el matraz que contiene la mezcla, reduciremos la temperatura necesaria para producir vapor. En algunos casos puede producirse destilación simplemente bajando la presión con una bomba de vacío u otro dispositivo similar.
Para las sustancias que se descomponen al calentar, destilar con vacío puede ser la única opción posible.
Algunas mezclas no pueden separarse por completo pues forman mezclas azeotrópicas, ocurre cuando a una determinada temperatura el vapor y el líquido tienen la misma composición, destilando sin separación. Este es el caso de las mezclas etanol-agua, que a 78.2 ºC forman un azeotropo con el 4% de agua, que no se eliminará por muchas veces que repitamos la destilación.
Comparativa de métodos de destilación: Usos, aplicaciones y complejidad
Para seleccionar el montaje de destilación más adecuado en el laboratorio, es fundamental evaluar tanto la proximidad de los puntos de ebullición como la estabilidad térmica de los componentes. A continuación, se presenta una guía comparativa unificada con los métodos más utilizados:
| Método | Diferencia de puntos de ebullición | ¿Cuándo se utiliza? / Aplicación | Complejidad |
|---|---|---|---|
| Destilación simple | Alta (generalmente superior a 25-30 °C) | Separar líquidos de impurezas no volátiles o líquidos con puntos de ebullición muy distantes. | Baja |
| Destilación fraccionada | Pequeña (líquidos con temperaturas de ebullición próximas) | Separación de mezclas complejas cuyos componentes hierven a temperaturas cercanas (ej. refino de petróleo o purificación de disolventes). | Media |
| Destilación al vacío | Variable (independiente de la diferencia entre componentes) | Purificación de sustancias sensibles al calor (termolábiles) o con puntos de ebullición extremadamente elevados. | Alta |
| Arrastre de vapor | No aplicable de forma directa (sustancias inmiscibles en agua) | Extracción de aceites esenciales y compuestos aromáticos volátiles de matrices vegetales sin degradarlos térmicamente. | Media |
| Destilación molecular | Variable (enfocada en trayectorias libres medias cortas) | Separación y purificación de compuestos orgánicos de alto peso molecular, moléculas inestables y fluidos altamente viscosos. | Alta |
| Destilación azeotrópica | Nula en el punto azeotrópico (requiere adición de un arrastrador) | Romper mezclas azeotrópicas específicas que destilan con composición constante (ej. sistema etanol-agua). | Alta |