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분별증류란 끓는점이 서로 다른 액체 혼합물에서 각 성분의 휘발성 차이를 이용하여 분리하는 방법인데요, 이때 원리는 액체 혼합물을 가열했을 때 끓는점이 더 낮고 증기압이 높은 성분이 상대적으로 더 많이 기화하여 증기 속에 농축된다는 점을 이용하는 것입니다. 따라서 증기를 다시 냉각하면 액체로 응축되어 원래 혼합물보다 저비점 성분의 농도가 더 높은 액체를 얻을 수 있으며, 특히 분별증류는 기화 후 응축에 따른 농축 효과를 여러 번 반복하도록 설계한 증류법입니다.
혼합액을 가열하면 각 성분은 모두 어느 정도 증발하지만, 더 휘발성 큰 성분이 증기상에 더 많이 존재하는데요, 예를 들어 에탄올과 물 혼합물을 가열하면 에탄올이 물 보다 끓는점이 낮기 때문에 증기에는 에탄올 비율이 더 높아집니다. 따라서 한 번 증기를 냉각하면 어느 정도 분리는 되지만 완전하지는 않기 때문에, 분별증류에서는 증류 플라스크 위에 분별관을 설치합니다. 관 내부에는 유리구슬, 충전재, 돌기 구조 등이 있어 증기가 올라가다가 일부는 식어 액화되고, 다시 아래에서 올라오는 뜨거운 증기에 의해 재기화되는 것입니다.
반면에 단순증류 는 증발과 응축이 사실상 한 번 일어나는 구조이기 때문에, 물과 소금물처럼 휘발성과 비휘발성 혼합물로 끓는점 차이가 매우 큰 경우에는 단순증류만으로도 충분하지만 끓는점 차이가 작으면 한 번의 증발만으로는 두 성분이 함께 증발해버려 분리가 잘 되지 않습니다. 예를 들어 끓는점이 78℃와 100℃인 에탄올과 물은 단순증류만으로 완전 분리가 어렵습니다. 이때 분별증류가 더 효과적인 이유는 여러 번의 미세한 증류를 한 장치 안에서 연속적으로 수행하기 때문입니다. 감사합니다.