Da sich die Siedepunkte von Ethanol (78,3 °C) und Wasser (100 °C) nur gering voneinander unterscheiden, ist eine gute Trennung mit einer einfachen Destillation nicht zu erreichen. Um eine bessere Trennung zu erreichen werden sogenannte Kolonnen eingesetzt.

(In der Animation rechts siehst du eine Vigreux-Kolonne).

Animation eingebettet aus: https://www.bcp.fu-berlin.de/chemie/chemie/studium/ocpraktikum/ressourcen/laborpraxis/laborpraxis_webinfos/stofftrennungen/kolonne/index.html

Was bewirkt eine Kolonne bei der Destillation?

Der aufsteigende Dampf des Flüssigkeitsgemisches muss zusätzlich die Kolonne überwinden.

Bereits in der Destillationskolonne kondensiert ein Teil des aufsteigenden Dampfes wieder und fließt als Rücklauf in Richtung des Destillationskolbens zurück. Destillationskolonnen haben zudem einen besonderen inneren Aufbau. Durch Einstülpungen nach innen oder Füllkörper wird die innere Oberfläche erhöht, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass der Dampf kondensiert, deutlich erhöht wird.

Die kondensierte Flüssigkeit läuft als Rücklauf wieder zurück, wird dabei aber vom nachströmenden heißen Dampf erneut erhitzt und siedet erneut. Auf diese Weise wird durch die Kolonne eine mehrfache Wiederholung des Verdampfungsvorgangs erreicht. Bei jedem dieser Verdampfungsvorgänge siedet diejenige Flüssigkeit mit dem niedrigeren Siedepunkt (Ethanol) zuerst, wodurch der Dampf jedes mal eine höhere Ethanol-Konzentration aufweist.

Insgesamt ist die Leistung einer Kolonne umso besser, je höher die innere Oberfläche der Kolonne (z.B. durch die Anzahl der Böden bei der Glockenbodenkolonne, durch die Art der Füllkörper, durch die Länge der Kolonne) ist.

Das folgende Video verdeutlicht dieses Prinzip:

Über den Button "Animation zur Kolonnendestillation" gelangst du zu einer Info-Seite zum Thema Kolonnendestillation. Siehe dir die Animation an, indem du auf "Fractional distillation animation" und dann auf "Play". klickst. Eventuell musst du zunächst den adobe flash player aktivieren.

Beispiel Glockenbodenkolonne

Die Klockenbodenkolonne hat mehrere Böden. Aug jedem Glockenboden der Kolonne kondensiert der aufsteigende Dampf. Der nachströmende heiße Dampf bringt die sich in den Glockenboden sammelnde Flüssigkeit erneut zum Sieden. Au jedem Boden der Glockenboden-Kolonne finden Siede- und Kondensationsvorgänge statt.

Da Stoff mit dem höchsten Siedepunkt immer zuerst kondensiert und der Stoff mit dem niedrigsten Siedepunkt immer zuerst siedet: Zunehmende Anreicherung des Dampfes mit niedrigsiedendem Stoff.

Je mehr Böden eine Glockenbodenkolonne hat, desto besser ist die Trennleistung.

Hier findest du eine Animation einer Glockenbodenkolonne:

Beispiel Vigreuxkolonne

Bei Vigreuxkolonnen vergrößern nach innen gerichtete "Zacken" die innere Oberfläche. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit des Kondensierend und erneuten Siedens des aufsteigenden Dampfes.

Je länger eine Vigreuxkolonne ist, desto besser ist die Trennleistung.

Beispiel Füllkörperkolonne

Füllkörperkolonnen sind durch Füllkörper, wie Raschig-Ringe oder Glasperlen gefüllt. Die Füllkörper vergrößern die Oberfläche in der Kolonne. Je kleiner die Füllkörper sind, desto höher ist ihre Oberfläche und desto wahrscheinlicher ist die Kondensation und das ernete Sieden des aug´fsteugenden Dampfes. Darüber hinaus ist die Trennleistung von Füllkörperkolonnen umso besser, je länger sie sind.