Metodica n° 14: Distillazione in corrente di vapore

Richiami teorici

Il processo detto distillazione (dal latino destillare = separare goccia a goccia) consiste nell’evaporazione di un liquido seguita dalla condensazione del vapore e dalla raccolta del condensato (distillato) in un recipiente separato da quello iniziale.
Come noto la temperatura di ebollizione di un liquido dipende dalla pressione esterna.

Quando la tempera è tale che la tensione di vapore eguaglia la pressione esterna il liquido comincia a bollire: per l’acqua ciò accade a pressione atmosferica e alla temperatura di 100°C.

Un particolare tipo di distillazione è quella a pressione ridotta, che permette di raggiungere l’ebollizione di un liquido ad una temperatura inferiore rispetto a quella caratteristica a pressione atmosferica.

Un altro tipo di distillazione è quella in corrente di vapore, che serve a isolare sostanze termolabili con tensione di vapore molto bassa e praticamente insolubili in acqua come oli, alcoli e acidi grassi, cere e polimeri da residui o sottoprodotti di reazione poco volatili.
Nel nostro caso distilliamo oli essenziali, contenuti nelle piante, i quali sono  immiscibili con l’acqua: tale distillazione avviene a temperature molto basse (inferiori ai 100 °C) evitando così la decomposizione delle sostanze.

Il principio fondamentale su cui si basa questa tecnica è legato al fatto che, essendo la sostanza da distillare e l’acqua immiscibili tra di loro, la tensione di vapore del sistema sarà costante e uguale alla somma delle tensioni di vapore dei due componenti puri per qualunque composizione della miscela. Questa, quindi, bollirà alla temperatura a cui la somma delle tensioni di vapore dei due componenti è uguale alla pressione atmosferica, cioè ad una temperatura che è inferiore a quelle di ebollizione dei due componenti puri.

Il benzolo puro avrebbe, a pressione atmosferica, una temperatura di ebollizione pari a 85°C, ma, se distillato in corrente di vapore con acqua, l’ebollizione avviene a 66°C. A tale temperatura la tensione di vapore dell’acqua è 310 mmHg e quella del benzolo 450 mmHg; quindi, 66°C rappresenta la temperatura alla quale la somma delle tensioni di vapore dei due liquidi è pari a 760mmHg.
L’acqua risulta essere un ottimo trascinatore sia perché la sua massa molecolare è abbastanza bassa, sia perché la sua tensione di vapore è relativamente bassa.
L’apparecchiatura normalmente utilizzata è la seguente:

Il recipiente A (caldaia), munito di un tubo di sicurezza alto circa un metro per controllare la pressione del vapore, viene caricato con acqua; la miscela da distillare si introduce nel pallone B, nel quale il vapore prodotto nella caldaia gorgoglia dando origine alla miscela acqua – olio che, passando nel tubo D, arriva al refrigerante (R) e viene raccolta nel recipiente collettore (E), dove si separa in due strati.

In alternativa, al posto della caldaia, possiamo utilizzare un imbuto gocciolatore che fornisce direttamente nel pallone da distillazione l’acqua che, riscaldata, dà origine alla corrente di vapore.
Il passaggio del vapore, generato dall’ebollizione dell’acqua (che viene alimentata dall’imbuto gocciolatore), attraverso il materiale vegetale, rende le pareti cellulari più permeabili, fino a determinarne la rottura e la fuoriuscita dell’essenza, la quale, essendo volatile, viene vaporizzata.

Non dipende dalla quantità di liquido, ma dalla temperatura.

Metodica di laboratorio

  • Scopo dell’esperienza: distillare gli oli essenziali contenuti in sostanze vegetali.

  • Materiale occorrente: apparecchiatura per distillazione in corrente di vapore, sostanze vegetali.

  • Valutazione dei rischi: indossare guanti, camice e occhiali.

  • Procedimento: montare l’apparecchiatura per la distillazione e separare la miscela acqua e olio.

  • Osservazioni: