Η κλασματική απόσταξη διαχωρίζει τα μείγματα σε συστατικά προϊόντα σε μια ενιαία στήλη απόσταξης. Περιλαμβάνει τη θέρμανση ενός μείγματος για την εξάτμισή του και την ώθησή του μέσω της στήλης, όπου διάφορα προϊόντα θα συμπυκνωθούν και θα καθιζάνουν ως απόκριση στις αλλαγές θερμοκρασίας. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική χημεία για την επεξεργασία προϊόντων όπως το αργό πετρέλαιο και ο αέρας. Η μέθοδος μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε πειραματικές ρυθμίσεις για την απόσταξη δειγμάτων ενδιαφέροντος.
Η διαδικασία της κλασματικής απόσταξης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε περιβάλλον όπου ένα μείγμα περιλαμβάνει ένα μείγμα συστατικών με παρόμοια, αλλά όχι ίδια, σημεία ατμού. Η συμβατική απόσταξη μπορεί να μην είναι επαρκής για τις ανάγκες τέτοιων μιγμάτων ή μπορεί να απαιτεί πολλαπλές διελεύσεις για την εξαγωγή των επιθυμητών συστατικών. Με μείγματα άγνωστου μακιγιάζ, ένας χημικός μπορεί να εκτελέσει μερικές απλές δοκιμές σε ένα δείγμα για να προσδιορίσει τι περιέχει και να αποφασίσει πώς να το διαχωρίσει. Η καλύτερη επιλογή μπορεί να εξαρτάται από το πώς θα χρησιμοποιηθεί το δείγμα.
Ο εξοπλισμός θερμαίνει το μείγμα κατά τη διάρκεια της κλασματικής απόσταξης, προκαλώντας βρασμό και αποβολή ατμού. Ο ατμός ανεβαίνει μέσω μιας στήλης επενδεδυμένης με δίσκους. Καθώς κρυώνει, συμπυκνώνεται και κάθε δίσκος συλλαμβάνει διαφορετικό συμπύκνωμα. Τα υλικά που συμπυκνώνονται σε σχετικά υψηλές θερμοκρασίες πέφτουν πρώτα. Καθώς το μείγμα γίνεται σταθερά πιο ψυχρό, άλλες ενώσεις συμπυκνώνονται μέχρι να χτυπήσει στην κορυφή της στήλης. Το σύστημα μπορεί να αποστραγγίσει κάθε δίσκο ξεχωριστά για να συλλάβει τα αποστάγματα. Αυτό επιτρέπει την ανάκτηση όλων των χρήσιμων συστατικών στο μείγμα.
Ο τύπος του απαιτούμενου εξοπλισμού μπορεί να ποικίλλει σε μέγεθος και σύνθεση, ανάλογα με το είδος των υλικών που υφίστανται επεξεργασία. Εγκαταστάσεις όπως τα διυλιστήρια πετρελαίου πρέπει να ανακτούν όσο το δυνατόν περισσότερο από κάθε βαρέλι πετρελαίου και να διαθέτουν εκτεταμένες εγκαταστάσεις απόσταξης ικανές να χειρίζονται πολύ μεγάλους όγκους υλικού. Σε εργαστηριακό περιβάλλον, ο εξοπλισμός μπορεί να είναι σχετικά μικρός, καθώς τα δείγματα συνήθως δεν είναι πολύ μεγάλα. Μια επιτραπέζια μονάδα κλασματικής απόσταξης μπορεί να είναι μια επιλογή για ορισμένες εργαστηριακές ρυθμίσεις.
Οι μαθητές στα μαθήματα χημείας μπορούν να μάθουν για την κλασματική απόσταξη και να έχουν την ευκαιρία να την εξασκήσουν σε εργαστηριακό περιβάλλον. Η τεχνολογία χρησιμοποιείται σε μια μεγάλη ποικιλία βιομηχανιών, και οι χημικοί μπορούν να συνεχίσουν να εξειδικεύονται σε τεχνικές απόσταξης που χρησιμοποιούνται με συγκεκριμένα υλικά. Οι χημικοί πετρελαίου, για παράδειγμα, μελετούν αυτή τη διαδικασία καθώς και τεχνικές όπως η πυρόλυση για τη διάσπαση αλυσίδων υδρογονανθράκων στο αργό πετρέλαιο. Η πυρόλυση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αλλαγή της χημικής σύνθεσης του λαδιού για την εξαγωγή περισσότερων χρήσιμων συστατικών.