Destilasi Uap Air (Steam Distillation)

            Destilasi uap air adalah suatu metode destilasi yang bertujuan untuk memisahkan suatu substansi dari campurannya dengan pertolongan uap air. Destilasi uap air digunakan untuk memisahkan substansi-substansi yang tidak saling campur atau menurunkan titik didih komponen campuran yang titik didihnya tinggi, dengan adanya uap air itu.           

Agar suatu substansi dapat dipisahkan dari campurannya dengan destilasi uap air, maka beberapa persyaratan harus dipenuhi, yaitu :

1. Substansi tersebut tidak/hampir tidak larut di dalam air.2. Tidak mengalami peruraian karena kontak dengan air panas.3. Mempunyai tekanan uap yang relatif tinggi pada 1000 C (minimal 5 mm Hg).

Pada destilasi uap air berlaku Hukum Dalton tentang Tekanan Parsial yang menyatakan bahwa : “Bila dua atau lebih gas atau uap yang satu sama lain tidak bereaksi kimia dicampur pada suhu yang tetap, maka tiap gas menimbulkan tekanan yang sama seolah-olah gas itu berada sendirian dan jumlah tekanan-tekanan parsial gas-gas itu sama dengan tekanan total yang ditimbulkan oleh sistem campuran gas-gas itu.“

Hukum Dalton itu dapat dirumuskan dengan persamaan :

P = P1 + P2 + P3 + … + Pn .......................................3.1

Dengan P : tekanan total; P1, P2 dst : tekanan parsial komponen

Bila suatu campuran cairan yang tidak saling campur didestilasikan, maka titik didihnya adalah suhu ketika jumlah tekanan uapnya sama dengan tekanan atmosfir. Suhu ini akan lebih rendah daripada titik didih komponen yang terendah. Karena salah satu cairan itu adalah air, maka destilasi uap pada tekanan atmosfir akan menghasilkan pemisahan komponen yang lebih tinggi titik didihnya pada suhu dibawah 100°C; hal ini merupakan keuntungan yang besar, terutama bila senyawa itu terurai pada atau mendekati titik didihnya. Proses ini juga berguna untuk memisahkan komponen yang tidak mudah menguap atau yang tidak dikehendaki.

Bila suatu campuran senyawa yang tidak saling campur didestilasi, maka titik didih campuran itu akan konstan sampai salah satu komponen itu hampir seluruhnya terpisah (karena tekanan uap total tidak bergantung kepada jumlah relatif kedua cairan itu; kemudian titik didihnya naik sampai titik didih senyawa yang tersisa dalam labu destilasi.

Uap destilat yang mengalir dari campuran itu mengandung semua komponen yang perbandingan volumenya sama dengan perbandingan tekanan uap masing-masing. Komposisi uap destilat itu dapat dihitung sebagai berikut : 

Bila Hukum Dalton berlaku, maka jumlah molekul masing-masing komponen dalam uap akan berbanding lurus dengan tekanan parsialnya. Jika pA dan pB adalah tekanan-tekanan parsial cairan A dan B pada titik didih campurannya, maka tekanan totalnya ialah :                        P = pA + pB                  .........................................................(3.2)Dan komposisi uapnya ialah :                        nB/nB = pA/pB               ..........................................................(3.3)

Dengan nA dan nB ialah jumlah mol kedua substansi itu dalam volume tertentu fasa uapnya. Sedangkan nA = wA/MA dan nB = wB/MA, dengan w adalah massa substansi dalam volume uap tertentu dan M adalah massa molekul.

Massa-massa relatif kedua komponen pada fasa uap akan identik dengan massa-massa relatif dalam destilat, yaitu bahwa massa-massa kedua cairan yang tertampung berbanding lurus dengan tekanan uap dan massa molekulnya.

Persamaan (3.4) menunjukkan nilai destilasi uap air yang tinggi, karena makin kecil hasil kali MApA, makin besar harga wB. Air mempunyai massa molekul kecil dan tekanan uap relatif sedang, sehingga harga MApA rendah. Hal ini memungkinkan substansi-substansi dengan massa molekul tinggi dan tekanan uap rendah dipisahkan secara ekonomis pada skala teknis.

Sebagai contoh adalah pemisahan campuran air dan bromobenzena. Titik didih normal bromobenzena ialah 155°C. Bila tekanan uap air dan bromobenzena diplot seperti pada Gambar 3.3, maka akan didapatkan tekanan uap campuran yang mencapai 760 mm Hg pada suhu 95,3°C. pada suhu ini pA = 641 mm dan pB = 119 mm. Massa molekul kedua cairan itu masing-masing adalah 18 dan 157. Dengan demikian setiap 6,2 gram air yang terkumpul pada penampung, akan didapat 10,0 gram bromobenzena.