เนื้อหา
สารธรรมชาติที่มีคุณค่ามักจะเกิดขึ้นเป็นส่วนผสมที่มีทั้งองค์ประกอบที่พึงประสงค์และไม่พึงประสงค์ ตัวอย่างเช่นน้ำมันดิบรวมถึงไฮโดรคาร์บอนหลายประเภทที่เหมาะสำหรับการใช้เชื้อเพลิงที่แตกต่างกันน้ำทะเลมีปริมาณเกลือสูงและแร่เหล็กมีแร่ธาตุเจือปนนอกเหนือไปจากเหล็กที่ใช้งานได้ ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมาผู้คนได้พัฒนาวิธีการกลั่นหรือการทำให้บริสุทธิ์วัสดุธรรมชาติมากมาย การกลั่นแบบง่ายและการกลั่นแบบแยกเป็นสองเทคนิคพื้นฐานสำหรับการแยกส่วนประกอบต่าง ๆ ของของเหลว
ไอระเหยและการระเหย
ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและการระเหยเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจทั้งการกลั่นแบบง่ายและแบบเศษส่วน เมื่อของเหลวอยู่ในภาชนะเปิดบรรยากาศจะมีแรงกดดันลดลงบนพื้นผิวของของเหลว ความดันบรรยากาศนี้ต่อต้านความดันไอของเหลวซึ่งสร้างขึ้นโดยพลังงานจลน์ของโมเลกุลที่ระเหยออกมาจากพื้นผิวของของเหลว เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้นพลังงานจลน์โมเลกุลเฉลี่ยก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน โมเลกุลระเหยมากขึ้นทำให้ความดันไอสูงขึ้น การต้มเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลสามารถระเหยได้อย่างอิสระเพราะของเหลวมีอุณหภูมิถึงระดับที่ความดันไอเท่ากับความดันบรรยากาศ
แยกง่าย
สารประกอบที่แตกต่างกันมีอุณหภูมิการเดือดที่แตกต่างกัน ในทำนองเดียวกันที่อุณหภูมิใดก็ตามสารประกอบต่าง ๆ จะมีแรงดันไอแตกต่างกัน หากส่วนผสมของเหลวของสารประกอบต่าง ๆ ถูกทำให้ร้อนในภาชนะที่ปิดล้อมองค์ประกอบของไอที่ติดอยู่เหนือของเหลวจะสะท้อนถึงความแตกต่างเหล่านี้ ไอนี้จะมีโมเลกุลของสารมากขึ้นด้วยความดันไอที่สูงขึ้นและโมเลกุลของสารน้อยลงด้วยความดันไอที่ต่ำลง สารประกอบที่มีอุณหภูมิการเดือดสูงมากเมื่อเทียบกับสารประกอบอื่น ๆ ในส่วนผสมนั้นเกือบจะหายไปจากไอและของแข็งที่ละลายไม่ระเหยเช่นเกลือจะยังคงเป็นตะกอนในภาชนะที่ร้อน การกลั่นอย่างง่ายคือกระบวนการในการรวบรวมไอนี้และทำให้เย็นลงเพื่อที่จะควบแน่นกลายเป็นของเหลว การกลั่นแบบง่ายจะแยกส่วนประกอบของส่วนผสมของเหลวเนื่องจากของเหลวที่ควบแน่นจะมีสัดส่วนของสารประกอบที่สูงขึ้นด้วยความดันไอที่สูงขึ้นและของเหลวดั้งเดิมจะมีสัดส่วนของสารประกอบที่สูงขึ้นด้วยความดันไอที่ต่ำกว่า
การกลั่นภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออก
การกลั่นแบบธรรมดาหนึ่งครั้งจะเปลี่ยนสัดส่วนของสารประกอบในของเหลวสุดท้ายทั้งสอง แต่ไม่สามารถแยกได้อย่างสมบูรณ์ กระบวนการนี้สามารถทำซ้ำเพื่อให้ได้ระดับการแยกที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่นี่ก็สิ้นเปลืองเพราะในระหว่างขั้นตอนการกลั่นแต่ละโมเลกุลโมเลกุลบางส่วนหนีออกสู่บรรยากาศและบางส่วนยังคงเป็นสารตกค้างในอุปกรณ์การกลั่น Fractional Distillation กล่าวถึงภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกนี้ได้รับการพัฒนาโดยการกลั่นแบบง่าย ๆ โดยการแยกองศาที่สูงขึ้นในขั้นตอนการกลั่นเพียงครั้งเดียว
หนึ่งคอลัมน์หลายระเหย
ความแตกต่างหลักระหว่างการกลั่นแบบเศษส่วนและการกลั่นแบบง่ายคือการเติมคอลัมน์แบบแยกส่วนระหว่างภาชนะที่ให้ความร้อนและสถานที่ที่ไอระเหยควบแน่น คอลัมน์นี้เต็มไปด้วยวัสดุเช่นสายโลหะบางหรือลูกปัดแก้วที่ส่งเสริมการรวมตัวเนื่องจากมีพื้นที่ผิวสูง เมื่อไอระเหยลอยผ่านคอลัมน์ที่มีการแยกตัวพวกมันจะควบแน่นเป็นของเหลวบนพื้นผิวที่เย็นกว่าของวัสดุเหล่านี้ ไอร้อนที่เพิ่มขึ้นจากด้านล่างทำให้ของเหลวนี้ระเหยไปแล้วควบแน่นอีกครั้งจากนั้นก็ระเหยอีกครั้งและอื่น ๆ การระเหยในแต่ละครั้งจะส่งผลให้ไอมีสัดส่วนของโมเลกุลที่สูงขึ้นด้วยความดันไอที่สูงขึ้น ดังนั้นการกลั่นแบบแยกส่วนจึงได้การแยกที่เหนือกว่าโดยมีการสูญเสียวัสดุน้อยเนื่องจากกระบวนการหนึ่งนั้นเทียบเท่ากับการกลั่นแบบง่ายหลายรอบ