Mieszanina azeotropowa (azeotrop) –
ciekła
mieszanina
(
roztwór
) dwóch lub więcej
związków chemicznych
, która jest w
równowadze termodynamicznej
z
parą nasyconą
powstającą z tej mieszaniny. Skład pary i cieczy jest taki sam. Gdy mówimy o azeotropie w kontekście
wykresu fazowego
, parametry takie określamy nazwą punktu azeotropowego.
Proporcje
molowe
(
stężenie
) związków chemicznych obecnych w parze nasyconej, powstającej w trakcie
parowania
mieszaniny azeotropowej, są takie, jak w samej cieczy. Oznacza to, że po
skropleniu
pary
znad mieszaniny azeotropowej uzyskuje się ciecz o takim samym składzie chemicznym, jak wyjściowa mieszanina, co uniemożliwia jej rozdzielenie przez
destylację
, a nawet
rektyfikację
.
Mieszaniny azeotropowe rozdziela się zazwyczaj przez
ekstrakcję
,
sorpcję
lub poprzez dodanie do układu jeszcze jednego związku chemicznego, który tworzy azeotrop z jednym ze składników wcześniejszej mieszaniny i umożliwia dzięki temu wydestylowanie potrzebnego składnika.
Klasycznym przykładem azeotropu jest
spirytus
rektyfikowany, czyli mieszanina
wody
z
etanolem
o stężeniu alkoholu (zależnie od temperatury i ciśnienia) od 95,5% do 97,5%. Aby uzyskać prawie czysty etanol, do azeotropu można dodać
benzen
i kontynuować rektyfikację. Pozwala to uzyskać roztwór etanolu zawierający około 99,8% alkoholu i niewielkie ilości benzenu. Obecnie, ze względu na toksyczność benzenu, tej metody już się nie stosuje. Zamiast niej stosowana jest destylacja pod ciśnieniem dwóch atmosfer gdyż pod tym ciśnieniem etanol nie tworzy z wodą azeotropu.
Azeotropia
Azeotropia zachodzi w sytuacji gdy roztwór rzeczywisty wykazuje znaczne odstępstwa od
prawa Raoulta
. W takim kontekście możemy podzieli azeotropię na:
- dodatnią - następuje duże dodatnie odstępstwo od prawa Raoulta, a całkowita prężność pary nad mieszaniną jest większa od prężności pary czystego, lotniejszego składnika dla danej temperatury. Powstaje azeotrop dodatni.
- ujemną - następuje duże ujemne odstępstwo od prawa Raoulta, a całkowita prężność pary nad mieszaniną jest mniejsza od prężności pary czystego, mniej lotnego składnika dla danej temperatury.
Powstaje azeotrop ujemny.
Azeotropia dodatnia jest częstsza od azeotropii ujemnej. Przykładami azeotropii dodatniej są: woda-etanol, benzen-metanol, benzen-etanol, benzen-tetrachlorek węgla, metanol-tetrachlorek węgla. Azeotropami ujemnymi są na przykład: aceton-chloroform, woda-kwas azotowy, woda-chlorowodór.
Zobacz też
Bibliografia
- Praca zbiorowa: Chemia. Małgorzata Wiśniewska (red.). Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2001, seria: Encyklopedia dla Wszystkich. .
-
Krzysztof Pigoń
, Zdzisław Ruziewicz: Chemia fizyczna 1. Wyd. 6. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, styczeń 2007. .