Notions de cours

Intro

I- Les diagrammes binaires
                1/ Les deux types de diagramme
                2/ Conséquence sur la distillation

II- Aspect expérimental
                1/ Colonne à plateaux
                2/ Colonne de Vigreux
                3/ Distillation simple : Rotavapor

Conclusion

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Intro :
La distillation est une technique permettant de séparer deux constiutants d'un mélange liquide grâce à la différence de leur température d'ébullition.

I- Les diagrammes binaires

                1/ Les deux types de diagramme

Mélange idéal ou proche de l'idéalité :
 
Schéma de type fuseau : le présenter, domaines, courbes d'ébullition et courbe de rosée. Faire la remarque que à une température donnée, la vapeur est toujours plus riche en composé le plus volatil (Teb la plus basse ). Laisser le schéma au tableau.

Mélange éloigné de l'idéalité :

Présence d'un azéotrope (le définir et montrer que l'ébullition d'un mélange azéotrope est identique à celle d'un corps pur : liq et vapeur à l'équilibre identiques). laisser les schémas (azeotrope maximum ou minimum ) au tableau.
Selon le domaine, la vapeur est toujours plus riche en composé le plus volatil  choisi entre le mélange azéotrope et l'un des composés purs...

                2/ Conséquence sur la distillation

Présenter sur un schéma fuseau le principe de la distillation :

• maintien d'une ébullition très douce (point caractéristique du mélange dans le bouilleur sur la courbe d'ébullition )
• vapeur obtenue (déplacement sur une horizontale)  recondensée (déplacement sur une verticale descendante) , soumise elle-même à un nouvel équilibre liquide vapeur, à une température plus basse. La nouvelle vapeur (déplacement sur une horizontale) est toujours plus riche en composé le plus volatil, recondensée ( vers le bas) ...etc...conduit à isoler le produit le plus volatil pur : c'est le distillat recondensé une dernière fois et isolé.
• Le résidu liquide dans le bouilleur s'enrichit en composé le moins volatil au fur et à mesure de l'extraction du distillat. le point de départ de la distillation est toujours plus haut , mais si la colonne est performante, cela n'est pas gênant. Idéalement, le résidu dans le ballon serait du produit le moins volatil , pur . 
• Application pratique : distillation de l'air liquide qui permet d'obtenir diazote et dioxygène par exemple. L'air liquide contient aussi d'autres espèces. En réalité , tout se passe comme si on avait  des mélanges binaires successifs  : (H₂ + le reste) , puis quand il n'y a plus de H₂ , (N₂ + le reste) , puis (O₂ + le reste) , puis le reste !

Présenter sur un schéma à azéotrope les problèmes rencontrés...

Ne pas reprendre le discours aussi précisément, mais bien montrer que dans le cas d'un azéotrotre minimum, le distillat est le mélange azéotrope, et que le résidu ne sera le composé pur qu'en théorie !
Dans le cas d'un azéotrope maximum, le distillat est l'un ou l'autre des composants du mélange pur, mais tout n'a pas pu être extrait, car résidu = mélange azéotrope.

II- Aspect expérimental

                1/ Colonne à plateaux

Schéma.   Utilisé dans l'industrie en raffineries par exemple, ou air liquide...

Avantage : on extrait à volonté à chaque niveau le mélange souhaité ( essence, fuel, fuel lourds, bitumes de haut en bas ...)

                2/ Colonne de Vigreux

Schéma . Utilisé au laboratoire  . Peut s'utiliser sous pression réduite .  Le thermomètre permet de contrôler la nature du distillat . Plusieurs fractions peuvent être recueillies si le mélange de départ n'est pas binaire .  Permet de séparer les constituants d'un mélange, à condition que les températures d'ébullition soient suffisamment différentes.
Distillation : sépare les constituants d'un mélange en proportion équivalente ( par exemple élimination du solvant )
Rectification : Le mélange contient très majoritairement le composé souhaité et des impuretés en très faible quantité. Le distillat sera obligatoirement et uniquement le produit majoritaire pur.

                3/Distillation simple : Rotavapor

Schéma . Adapté à la distillation d'un solvant très volatil . Un seul plateau de distillation, car sans colonne , mais sous pression réduite. Le résidu au fond du ballon peut être liquide , voire solide. Le résidu n'est pas purifié . Une rectification du résidu liquide peut éventuellement être utile. 
C'est le principe des bouilleurs de cru, sans le vide...mais le distillat n'est pas pur !

Conclusion

Les problèmes des mélanges azéotropes peuvent être parfois résolus par distillation de mélanges ternaires. Certains produits se dégradent avant d'atteindre leur température d'ébullition : soit abaissement de la température de distillation par la pression réduite, soit hydrodistillation, relative à la distillation d'un mélange NON homogène, et la mise à profit du point hétéroazéotrope.