La distillation est une technique de séparation très répandue qui s'appuie sur les différences de points d'ébullition pour séparer les composants d'un mélange.Cependant, toutes les substances ne peuvent pas être séparées efficacement par distillation.Les substances qui ne peuvent être séparées par distillation sont celles qui forment un azéotrope ou qui ont des points d'ébullition très proches.Les azéotropes sont des mélanges de deux liquides ou plus qui conservent une composition et un point d'ébullition constants pendant la distillation, ce qui rend la séparation impossible.En outre, des substances ayant des points d'ébullition presque identiques ne peuvent être séparées par simple distillation en raison de pressions de vapeur qui se chevauchent.Ces limitations sont inhérentes aux propriétés physiques des substances et au processus de distillation lui-même.
Explication des points clés :
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Les azéotropes et leurs propriétés:
- Un azéotrope est un mélange de deux ou plusieurs liquides qui ne peuvent pas être séparés par simple distillation parce qu'ils bouillent à la même température et conservent une composition constante à la fois dans la phase liquide et dans la phase vapeur.
- Parmi les exemples courants, on peut citer les mélanges éthanol-eau, qui forment un azéotrope à environ 95,6 % d'éthanol et 4,4 % d'eau en volume.Ce mélange azéotropique bout à 78,2°C, ce qui rend impossible l'obtention d'éthanol pur par simple distillation.
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Substances ayant des points d'ébullition similaires:
- La distillation repose sur la différence de points d'ébullition entre les composants.Si deux substances ont des points d'ébullition très proches (par exemple, à quelques degrés près), leurs pressions de vapeur se chevauchent considérablement, ce qui rend la séparation difficile, voire impossible.
- Par exemple, la séparation du benzène (point d'ébullition : 80,1°C) et du cyclohexane (point d'ébullition : 80,7°C) par simple distillation est difficile en raison de leurs points d'ébullition presque identiques.
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Limites des techniques de distillation:
- Distillation moléculaire:Si les techniques avancées telles que la distillation moléculaire peuvent traiter des matériaux sensibles à la chaleur, elles sont limitées par une faible efficacité de séparation et des processus qui prennent du temps, comme le mentionne la référence.
- Distillation à court terme:Cette méthode est efficace pour certaines applications mais peut perdre des composants volatils en raison de la courte distance entre les flacons d'évaporation et de réception, ce qui limite encore son efficacité pour la séparation de certains mélanges.
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Autres méthodes de séparation:
- Pour les mélanges azéotropiques, des techniques telles que la distillation azéotropique (en utilisant un troisième composant pour briser l'azéotrope) ou la distillation extractive sont nécessaires.
- Pour les substances ayant des points d'ébullition similaires, une distillation fractionnée ou des méthodes de séparation chimique peuvent être nécessaires.
En résumé, la distillation ne peut pas séparer les mélanges azéotropiques ou les substances ayant des points d'ébullition presque identiques en raison des propriétés inhérentes à ces mélanges et des limites des techniques de distillation.Des méthodes avancées ou alternatives sont nécessaires pour de telles séparations.
Tableau récapitulatif :
| Type de substance | Raison de l'inséparabilité | Exemple |
|---|---|---|
| Azéotropes | Composition et point d'ébullition constants pendant la distillation | Mélange éthanol-eau (95,6 % d'éthanol, 4,4 % d'eau) |
| Points d'ébullition similaires | Des pressions de vapeur qui se chevauchent en raison de points d'ébullition presque identiques | Benzène (80,1°C) et cyclohexane (80,7°C) |
| Méthodes alternatives | Distillation azéotropique, distillation extractive, distillation fractionnée, méthodes chimiques | Utilisation d'un troisième composant pour briser les azéotropes ou application de méthodes fractionnées |
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