## Destillatie

Destillatie

Nadat de vaste bestanddelen uit het mengsel verwijderd zijn, is destillatie vrijwel de enige mogelijkheid om de ethanol uit het restant te winnen. Je hebt destillatie leren kennen als een van de belangrijkste scheidingsmethoden. Het principe waarop deze methode berust, is een verschil in kookpunt van de verschillende componenten, waarvan water en ethanol hier de belangrijkste zijn. Water heeft een kookpunt van 100 °C; ethanol van ongeveer 78.5 °C.

Hiermee konden we in de 3de klas verklaren hoe destillatie werkt: ethanol heeft het laagste kookpunt en verdampt als eerste. De ethanoldamp condenseert in de koeler en wordt aan het einde daarvan opgevangen. Het water blijft uiteindelijk achter. Dit klopt ook mooi met iets dat je ook al in de derde klas hebt geleerd, namelijk dat een mengsel van ethanol en water geen kookpunt heft, maar een kooktraject. Als een mengsel een kooktraject heeft, loopt de temperatuur van het mengsel tijdens het koken op. Dit betekent dat de samenstelling van het mengsel tijdens het koken verandert: de component met het laagste kookpunt verdwijnt er het eerste uit, totdat uiteindelijk die met het hoogste kookpunt overblijft. De verhouding tussen de bestanddelen in de vloeistof verander dus voortdurend. Tot zover de derde klas-scheikunde. Maar in werkelijkheid ligt het allemaal wat ingewikkelder.

We kijken nog eens nauwkeuriger naar de verschijnselen die hier een rol spelen. Koken is op zichzelf een bijzonder verdampinsproces. Wat gebeurt er precies bij koken? Daarvoor moet je eerst iets weten overdampdruk.

Dampdruk

Beschouw een afgesloten ruimte met vloeistof, bijvoorbeeld water. Boven het vloeistofoppervlak bevindt zich waterdamp. Voortdurend ontsnappen er moleculen aan de vloeistof. Dit noemen we de uitgaande stroom. Tegelijkertijd keren moleculen terug in de vloeistof. Dit is de ingaande stroom. Op een zeker moment zal er een dynamisch evenwicht ontstaan waarbij ingaande stroom en uitgaande stroom aan elkaar gelijk zijn. De damp is dan verzadigd. Er heerst boven de vloeistof een bepaalde dampdruk. Als de temperatuur stijgt, stijgt ook de dampdruk. De uitgaande stroom hangt af van temperatuur en bij toenemende temperatuur zal de uitgaande stroom ook toenemen. Daardoor neemt de dampdichtheid ook toe. Dampevenwicht ontstaat doordat de ingaande stroom bij toenemende dampdichtheid groter wordt.

Koken

Bij koken ontstaan dampbellen in de vloeistof. Waar komen deze bellen vandaan? Waarom heeft kokend wate een temperatuur van 100 °C? dampbelletjes ontstaan regelmatig in water. Ze verdwijnen echter weer omdat de dampdruk kleiner is dan de buitendruk. Bij toenemende temperatuur stijgt de dampdruk. Als de dampdruk is opgewassen tegen de buitendruk of zelfs groter is zwelt de dampbel op. De bellen stijgen vervolgens naar het vloeistofoppervlak. Als de dampdruk niet groot genoeg is zal een dampbel weer verdwijnen. Als de dampbel wel groot genoeg is ontstaat er een kookbel.

Destillatie

Bij destillatie wordt een mengsel van water en alcohol aan de kook gebracht. In de kokende vloeistof ontstaan weer dampbellen omdat de dampdruk weer gelijk is aan de buitendruk. Ditmaal hebben we echter niet te maken met één vloeistof maar met twee. Wanneer er bij een destillatie een hoeveelheid van een water/ethanol mengsel aan de kook brengen, ontstaan er weer dampbellen in de vloeistof. Maar binnen de dampbel zullen er zowel alcohol als watermoleculen zijn. Het totale aantal moleculen in de bel bestaat voor een deel uit watermoleculen en voor een deel uit alcoholmoleculen.

Je kunt met destilleren niet verder komen dan 96% ethanol. Dit komt doordat het mengsel water en alcohol azeotroop is. Het woordt komt zals zoveel wetenschappelijke termen uit het grrieks. A-zeo-troop betekent zoveel als zonder-kook-verandering.