Columna de Dufton

La destilación todavía está en el corazón de la química y entre los muchos métodos para alcanzar la virtud química, la columna de fraccionamiento de Dufton es una de las más exquisitamente delicadas y visuales.

Descripción de la columna de Dufton

Una columna de Dufton consiste en una varilla de vidrio a la cual se le añade una delgada línea de vidrio en espiral sobre su superficie, luego es colocada dentro de una columna de vidrio de tal manera que no quede espacio entre la espiral y la pared interna de la columna. Cuando el vapor generado entra a la columna, sigue la espiral ascendente aumentando el tiempo y el área de contacto entre las fases y, por lo tanto, aumentando su capacidad de separación

Infografía Columna de Dufton

Un poco de historia detrás de la columna de Dufton

Samuel Dufton nació en una familia involucrada en la industria del tinte en Burley. Sus padres lo enviaron a él y a su hermano a la Escuela de Gramática Bradford, una de las mejores escuelas de la zona. Samuel pronto llamó la atención del maestro de ciencias, Elliot Steel, cuyo hábito de escoger a chicos prometedores para sus propias clases molestaba a sus colegas.

Dufton ganó una beca de ingreso a la Universidad de Londres en 1884, pero fue admitido como un “sub-sostén” no remunerado en el Trinity College, Cambridge, al año siguiente. En 1892, no sólo tenía un título de primera clase en química de Cambridge, sino también un DSc en química de Londres.

Samuel Dufton. Químico, profesor e inspector escolar británico (1867-1943)
Samuel Dufton. Químico, profesor e inspector escolar británico (1867-1943)

Con el fin de su carrera comenzó a investigar bajo la dirección de Siegfried Ruhemann, un químico orgánico alemán que se había entrenado con August Hofmann. Hofmann lo había recomendado a James Dewar, entonces profesor de química en Cambridge. Un extrovertido entusiasta que – según todos los testimonios – vivía literalmente en el laboratorio, Ruhemann pronto se peleó con el notoriamente irritable Dewar, y se vio obligado a mudarse a los laboratorios de la universidad de Caius. Allí desarrolló un animado grupo de investigación en la química aromática y heterocíclica, que llegó a detectar el espectacular cambio de color que da la ninhidrina con las bases amínicas. Durante décadas la reacción sería la prueba cualitativa para los aminoácidos y las proteínas.

Dufton publicó un par de artículos con Ruhemann sobre los ácidos mucico y mucónico. Luego, habiendo asegurado una demostración, se hizo un nombre con los estudios de los nitroderivados de la quinolona y fue elegido miembro de la Sociedad Química.

En 1892, volvió a su antigua escuela, donde un contemporáneo recordó su amplia sonrisa y su alegre perspectiva: “Pensamos que su segundo nombre, Félix, era singularmente apropiado”. Durante este tiempo llamó la atención de F H Acland, un destacado parlamentario y entusiasta reformador educativo, que lo seleccionó para estar entre los primeros doce inspectores de la escuela secundaria, un trabajo que tomó muy en serio y continuó hasta 1919.

Pero su amor por el laboratorio nunca lo abandonó, y durante la primera guerra mundial el Ministerio de Educación le autorizó a pasar la mitad de su tiempo con John Cobb en Leeds, entonces una de las principales autoridades en materia de carbón y su química. Con Cobb, trabajó en el análisis de los productos de la pirólisis del carbón, en un momento en que incluso separar el benceno del tolueno por destilación era una propuesta difícil.

El problema de la separación por destilación al banquillo

En 1903, Sydney Young, la principal autoridad en materia de destilación (famoso por el método de elaboración de alcohol absoluto mediante la destilación azeotrópica con benceno) había llamado la atención sobre el problema del fraccionamiento, reflexionando sobre cómo se podría maximizar el equilibrio de las fases vapor y líquida.

Columna de Dufton
Columna de Dufton

Columna de Dufton

Adolphe Wurtz, por ejemplo, había utilizado una columna de fraccionamiento que consistía en una serie de bombillas esféricas (esencialmente un condensador Allihn sin camisa). En Alemania, Walther Hempel y Friedrich Raschig habían llenado sus columnas con cuentas o anillos. Henri Vigreux en Francia había tachonado el interior de la columna con púas. Pero estos métodos aún no se habían puesto de moda en Gran Bretaña.

Dufton desarrolla su columna

La solución de Dufton fue ingeniosa y muy original: enrolló un fino alambre de metal alrededor de una varilla, e insertó ambos en un estrecho tubo entre el frasco y el cabezal de la columna. De esta manera, el vapor se hizo viajar a lo largo de una estrecha vía en espiral entre el matraz y el casco. Esto significaba que permanecía en estrecho contacto con la fase líquida descendente, que sellaba convenientemente cualquier hueco entre el alambre y el cristal. Debido a su bajo costo y a su altísima eficiencia a escala de laboratorio, la columna se convertiría en un estándar en los libros de

texto.

Quickfit® Fractionating columns, Dufton

Detalle de una columna de Dufton

Actualmente se disponen de muchas otras clases de columna para su uso en el laboratorio. La columna de Dufton, a pesar de mejorar la eficiencia con respecto a una columna sencilla de doble pared, es ineficiente si se compara con columnas como la Vigreux o columnas empacadas. Aun así, la columna de Dufton sigue empleándose tanto en ambientes académicos como de investigación para destilaciones básicas y como un modelo de estudio del equilibrio de fases.

Para más información Dufton’s spiral column