Definiție și exemple de azotrop

Un azeotrop este un amestec de lichide care își menține compoziția și punctul de fierbere în timpul distilării. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de amestec azeotropic sau amestec constant de punct de fierbere. Azeotropia apare atunci când un amestec este fiert pentru a produce un vapor care are aceeași compoziție ca lichidul. Termenul este derivat prin combinarea prefixului "a", care înseamnă "nu", și cuvintele grecești pentru fierbere și transformare. Cuvântul a fost folosit pentru prima dată într-o publicație de către chimistii englezi John Wade (1864-1912) și Richard William Merriman în 1911.

În schimb, amestecurile de lichide care nu formează azeotrop în nicio condiție se numesc zeotrope.

Tipuri de Azeotrope

Azeotropele pot fi clasificate în funcție de numărul lor de componente, miscibilitate sau puncte de fierbere:

• Numărul de elemente constitutive: Dacă un azeotrop este format din două lichide, este cunoscut sub numele de azeotrop binar. Azeotropul format din trei lichide este un azeotrop ternar. Există, de asemenea, azeotrope formate din mai mult de trei constituenți.
• Eterogene sau omogene: Azeotropele omogene constau din lichide miscibile. Ele formează o soluție. Azeotropele eterogene sunt incomplet incomplet și formează două faze lichide.
• Pozitiv sau negativ: Se formează un azeotrop pozitiv sau azeotrop cu fierbere minimă atunci când punctul de fierbere al amestecului este mai mic decât cel al oricăruia dintre componentele sale. Se formează un azeotrop negativ sau un azeotrop cu fierbere maximă atunci când punctul de fierbere al amestecului este mai mare decât oricare dintre componentele sale.

Exemple

Fierbând o soluție de 95% etanol în apă va produce o vapori care este 95% etanol. Distilarea nu poate fi utilizată pentru a obține procente mai mari de etanol. Alcoolul și apa sunt miscibile, astfel încât orice cantitate de etanol poate fi amestecată cu orice cantitate pentru a prepara o soluție omogenă care se comportă ca un azeotrop.

Cloroformul și apa, pe de altă parte, formează un heteroazeotrop. Un amestec din aceste două lichide se va separa, formând un strat de top format în mare parte din apă cu o cantitate mică de cloroform dizolvat și un strat de fund constând în mare parte din cloroform cu o cantitate mică de apă dizolvată. Dacă cele două straturi sunt fierte împreună, lichidul va fierbe la o temperatură mai mică decât punctul de fierbere al apei sau cloroformul. Vaporii rezultați vor consta din 97% cloroform și 3% apă, indiferent de raportul dintre lichide. Condensarea acestei vapori va avea ca rezultat straturi care prezintă o compoziție fixă. Stratul superior al condensatului va reprezenta 4,4% din volum, în timp ce stratul inferior va reprezenta 95,6% din amestec..

Separarea azeotropelor

Deoarece distilarea fracționată nu poate fi utilizată pentru a separa componente ale unui azeotrop, trebuie folosite alte metode:

• Distilarea basculantă sub presiune aplică modificări de presiune pentru a schimba compoziția unui amestec pentru a îmbogăți distilatul cu componenta dorită.
• O altă tehnică implică adăugarea unui antrenor, o substanță care modifică volatilitatea uneia dintre componentele azeotropului. În unele cazuri, antrenorul reacționează cu o componentă pentru a forma un compus nevolatil. Distilarea folosind un antrenor se numește distilare azeotropă.
• Pervaporarea presupune separarea componentelor folosind o membrană care este mai permeabilă la un constituent decât la cealaltă. Permearea vaporilor este o tehnică înrudită, folosind o membrană mai permeabilă la faza de vapori a unei componente decât a alteia.

Sursă

• Wade, John și Richard William Merriman. "CIV.-Influența apei în punctul de fierbere a alcoolului etilic la presiuni deasupra și sub presiunea atmosferică." Jurnalul Societății Chimice, Tranzacții 99.0 (1911): 997-1011. Imprimare.