Destillation
Was ist eine Destillation und wie sieht der Aufbau einer Destillationsapparatur aus? Warum musst du in der Chemie eigentlich destillieren? Das erklären wir dir in dem folgenden Beitrag.
Um das Thema noch schneller zu verstehen, kannst du dir gerne unser Video dazu anschauen!
Inhaltsübersicht
Destillation einfach erklärt
Mit der Destillation trennst du Stoffgemische , meist Flüssigkeiten, anhand ihrer unterschiedlichen Siedepunkte voneinander. Hierbei bringst du dein Ausgangsgemisch zum Sieden. Der Dampf wandert nun über einen Kondensator, der den Dampf wieder verflüssigt, in eine Destilliervorlage.
Die Destillation ist ein Trennverfahren, mit dem du Flüssigkeiten anhand ihrer unterschiedlichen Siedepunkte voneinander trennst.
Als Kondensator, der den Dampf wieder in die flüssige Phase bringt, dient eine Kühlvorrichtung. Im Labor verwendest du meist einen Liebig-Kühler.
Destillationsapparatur
Destillationsapparaturen begegnest du im Laboralltag sehr häufig. Du bringst dein aufzutrennendes Gemisch im Kolben zum Sieden. Dafür benutzt du meist eine Heizplatte, welches ein sich darüber befindendes Ölbad erwärmt. Der Dampf steigt nun nach oben über das Thermometer zum Kondensator. Über das Thermometer liest du deine Siedetemperatur ab. Als Kondensator dient ein Liebig-Kühler, welcher fortlaufend mit Wasser durchströmt wird. Das Wasser ist dabei räumlich von der Dampfphase getrennt. Dein Dampf verflüssigt sich durch die Kühlung wieder und gelangt nun über den Vorstoß in die Destilliervorlage. In der Destilliervorlage sammelt sich das Destillat, also das Produkt der Destillation.
Vakuumdestillation
Es gibt einige abgewandelte Varianten des Aufbaus der typischen Destillationsapparatur. Bei der Vakuumdestillation setzt du deine Apparatur mithilfe einer Vakuumpumpe auf einen Unterdruck. Dies benötigst du vor allem bei Flüssigkeiten mit hohem Siedepunkt. Ein geringerer Druck sorgt nämlich dafür, dass dein aufzutrennendes Gemisch schneller siedet.
Kältedestillation
Die Kältedestillation dient vor allem dazu, Lösungsmittel zu entfernen. Bei der Kältedestillation kühlst du deine Destilliervorlage intensiv. Als Kältemittel benutzt du meist flüssigen Stickstoff (-196 °C). Nun erhitzt du dein Gemisch in dem sich das Lösungsmittel befindet oder setzt deine Apparatur unter Vakuum. Dein Lösungsmittel erstarrt nun in der Destilliervorlage. Übrig bleibt das Produkt im Reaktionskolben.
Wieso destillieren?
Was für einen Vorteil hat es eigentlich, ein Gemisch zu destillieren? Du benötigst bei der Destillation keine weiteren Lösungsmittel. Auch Adsorptionsmittel, also poröse Materialien, welche Stoffe in sich aufnehmen können, benötigst du nicht. Somit verunreinigst du dein aufzutrennendes Gemisch nicht weiter und du hast keine Mehrkosten für weitere Chemikalien.
Destillat
Das Destillat ist das Produkt, das du bei einer Destillation erhältst. Das Destillat wird in einer Destilliervorlage aufgefangen.
Destillation Alkohol
Das wohl bekannteste Beispiel ist die Abtrennung von Ethanol über eine Destillation. Hierbei hast du in den meisten Fällen ein Gemisch aus Ethanol, Wasser und geringen Mengen Methanol vorliegen, was du nun destillativ auftrennen willst.
| Methanol | Ethanol | Wasser | |
| Siedetemperatur [°C] | 65 | 78 | 100 |
Methanol hat die geringste Siedetemperatur, weswegen es als erstes verdampft. Du bezeichnest das Methanol, was am Anfang einer Destillation überdestilliert auch als Vorlauf. Der Vorlauf muss unbedingt verworfen werden, da Methanol äußerst giftig ist. Als nächstes destilliert das Ethanol über. Jedoch ist es so, dass bei 78 °C neben dem gewünschten Ethanol ebenfalls ein Teil des Wassers, welches eigentlich erst bei 100 °C siedet, verdampft.
Fraktionierte Destillation
Wie du bei der Destillation von Ethanol gemerkt hast, kann ein Stoffgemisch, welches du auftrennen willst, auch aus mehr als zwei Komponenten bestehen. Der einfache Aufbau einer Destillationsapparatur mit nur einem Kolben als Vorlage reicht nun nicht mehr.
Im Labor verwendest du deswegen häufig eine Destillationsspinne. An deine Spinne kannst du in der Regel vier Kolben befestigen. Erhöhst du nun die Temperatur, die an deinem alkoholischen Stoffgemisch anliegt, so würde zuerst das Methanol sieden. Das erkennst du an der Temperatur am Thermometer, die dann 65 °C betragen müsste. Erhöht sich nun die Temperatur, so musst du die Spinne zum nächsten, leeren Kolben hin drehen. Die Temperaturerhöhung auf 78 °C bedeutet, dass deine zweite Fraktion, das Ethanol nun überdestilliert. Zum Schluss drehst du bei einer weiteren Temperaturerhöhung auf 100 °C deine Spinne noch einmal. Deine letzte Fraktion ist nun das Wasser.
Möchtest du noch mehr zur fraktionierten Destillation oder auch zur Destillation von Erdöl wissen, dann schau dir gerne unser Video dazu an.
Wasserdampfdestillation
Der Aufbau einer Wasserdampfdestillation, eine Variante der Schleppdestillation, besteht aus einem Wasserdampfentwickler, der Dampfleitung und einem Kolben für das Destillationsgut. Auf den Kolben für das Destillationsgut folgt ein luftgekühltes Kühlrohr, wo der Dampf wieder über einen Kondensator verflüssigt in eine Destilliervorlage gelangt.
Der Wasserdampf aus dem Wasserdampfentwickler reißt Flüssigkeiten und auch Feststoffe aus dem Destillationsgut mit. Die Flüssigkeiten und Feststoffe im Destillationsgut haben dabei eine höhere Siedetemperatur als das Wasser oder sind wasserunlöslich. Mit der Wasserdampfdestillation kannst du etherische Öle aus bestimmten Pflanzen gewinnen.
Azeotrope Destillation
Zuerst musst du wissen, was ein Azeotrop ist. Als Azeotrop bezeichnest du ein Flüssigkeit aus zwei oder mehreren Komponenten, die einen konstanten Siedepunkt hat. Somit lässt es sich ein solches Stoffgemisch nicht durch eine einfache Destillation trennen, da sich das Stoffgemisch wie ein Reinstoff verhält.
Schau dir dafür das Beispiel eines Ethanol-Wasser-Gemisches an. Destillierst du ein solches Gemisch mehrfach, so lässt es sich an einem bestimmten Punkt nicht mehr durch einfache Destillation voneinander auftrennen. Du hast dann ein binäres Azeotrop. Gibst du nun Benzol als Schleppmittel zu deinem Ethanol-Wasser-Gemisch, so bildest du ein Azeotrop aus drei Komponenten, also ein ternäres Azeotrop. Führst du jetzt eine Destillation durch, so kannst du Benzol und Ethanol vom Wasser abtrennen, wobei das Wasser vom Schleppmittel Benzol ausgeschleppt wird. Benzol und Ethanol bilden kein Azeotrop, weswegen du beide Stoffe mit einer einfachen Destillation voneinander trennen kannst.