5.4A: Descripción general de la destilación al vacío

La ebullición comienza cuando la presión de vapor de un líquido o solución es igual a la presión externa o aplicada (a menudo presión atmosférica). Así, si se reduce la presión aplicada, el punto de ebullición del líquido disminuye (ver la gráfica para el alcohol cinamílico en la Figura 5.47a). Este comportamiento se produce debido a que es necesaria una menor presión de vapor para la ebullición, lo que se puede lograr a una temperatura más baja. Por ejemplo, el agua produce una presión de vapor de\(760 \: \text{mm} \: \ce{Hg}\) at\(100^\text{o} \text{C}\) (ver Figura 5.47b), y así el agua hierve a nivel del mar a\(100^\text{o} \text{C}\). Sin embargo, si el agua se sometiera a una presión reducida de solo\(100 \: \text{mm} \: \ce{Hg}\), herviría aproximadamente\(50^\text{o} \text{C}\) ya que esta es la temperatura de la que produce una presión de vapor\(100 \: \text{mm} \: \ce{Hg}\) (ver Figura 5.47b). Esta tendencia sigue la ecuación Clausius-Clapyron.

Figura 5.47: a) Gráfica de punto de ebullición vs presión de alcohol cinamílico,\(^{12}\) b) Gráfica de presión de vapor vs. temperatura del agua. \(^{13}\)

La dependencia del punto de ebullición de la presión aplicada se puede explotar en la destilación de compuestos de muy alto punto de ebullición (p.e. normal\(> 150^\text{o} \text{C}\)), que pueden descomponerse si se calientan a su punto de ebullición normal. Se realiza una destilación al vacío aplicando una fuente de vacío al adaptador de vacío de una destilación simple o fraccionada (Figura 5.48). Cuando se baja la presión dentro del aparato, las soluciones hierven a una temperatura más baja.

Figura 5.48: Variación de destilación al vacío con una destilación simple.

\(^{12}\)Datos de The Merck Index, 12\(^\text{th}\) edición, Laboratorios de Investigación Merck, 1996.

\(^{13}\)Datos de J. A. Dean, Manual de Química de Lange, 15\(^\text{th}\) ed., McGraw-Hill, 1999, Secc. 5.28.