Destillation ist ein thermisches Trennverfahren, das auf Unterschieden im Dampfdruck bzw. in den Siedepunkten der Komponenten eines Flüssigkeitsgemisches beruht. In den Materialwissenschaften und der Werkstofftechnik ist sie zentral für die Gewinnung hochreiner Edukte, Lösungsmittel und Prozessgase sowie für die Aufarbeitung von Neben- und Abfallströmen.

Im einfachsten Fall – der einfachen Destillation – wird ein Gemisch verdampft, und der entstehende Dampf wird kondensiert. Die Gleichgewichtseinstellung zwischen Flüssig- und Dampfphase wird durch Phasendiagramme und Aktivitätskoeffizienten beschrieben; für binäre, nahezu ideale Systeme sind Raoult’sches und Dalton’sches Gesetz hinreichende Näherungen. Das Trennvermögen wird durch relative Flüchtigkeit, Rücklaufverhältnis und die Anzahl theoretischer Böden charakterisiert.

Für technisch relevante Stoffgemische wird überwiegend fraktionierte Destillation in Kolonnen eingesetzt, die eine mehrstufige Gegenstromkontaktierung ermöglichen. In der Werkstoffpraxis werden so z.B. hochreine Monomere, Lösungsmittel für Polymerisationen, Elektrolytkomponenten oder Silan- und Chlorosilanfraktionen für die Halbleiter- und Photovoltaikproduktion gewonnen. Azeotrope und eng siedende Systemen erfordern spezielle Konzepte wie Azeotropen- oder Extraktivdestillation.

Chlorierungsdestillation kombiniert chemische Umwandlung (z.B. Chlorierung von Metalloxiden oder -silikaten) mit anschließender Destillation der entstehenden Metallchloride. Dieses Prinzip erlaubt die Herstellung extrem hochreiner Metalle und Halbleitermaterialien (z.B. UHP-Silizium) durch Ausnutzung großer Flüchtigkeitsunterschiede der Zwischenprodukte.