מושג בהגדרה ABC

קנדלה רוסיו ברביסאן | אפריל 2022
מהנדס כימי

התערובת יכולה להינתן על ידי שני מרכיבים או יותר שלה הרכב זה זהה גם בשלב הנוזל וגם בשלב הגז, זה יוצר קווי דמיון עם חומרים טהורים. מכאן ניתן להסיק בקלות שלא ניתן להפריד תערובת זו למרכיביה בתהליכים כגון זיקוקים חלקיים שכן, כאמור לעיל, הוא ישמור על הפרופורציות שלו, יתנהג כאילו היה יחיד רְכִיב.

מאפיין נוסף הוא שנקודת הרתיחה של תערובת זו יכולה להיות גבוהה יותר, נמוכה יותר או אפילו שווה לזו של אחד ממרכיביה. כשהאזאוטרופ רותח ב-a טֶמפֶּרָטוּרָה של רתיחה מקסימלית, זה ידוע בתור אזאוטרופ מקסימלי וכאשר הוא עושה זאת בטמפרטורה הנמוכה ביותר האפשרית הוא ידוע בתור אזאוטרופ מינימום. זה אומר שלאזאוטרופ המינימלי יש נקודת רתיחה נמוכה יותר ממרכיביו הטהורים ולהיפך עם האזאוטרופ המקסימלי. לדוגמה, בתערובת מתנול - בנזן, האזאוטרופ הוא מינימום (0.61 בנזן - 0.39 מתנול בשברים טוחנת) שנקודת הרתיחה שלו היא 58 מעלות צלזיוס, במיכל שבו נקודת הרתיחה של בנזן היא 80 מעלות צלזיוס ושל מתנול 65 מעלות צלזיוס

מינימום ומקסימום אזאוטרופים

עכשיו... מאיפה בא אזאוטרופ? כאשר יש סטייה מה חוֹק ראול, כלומר, לחץ האדים של התערובת האזאוטרופית אינו קשור ישירות לשבר הטוחני שלה, זה כאשר מתעורר המושג תערובת אזאוטרופית. סטיות אלו מתרחשות כאשר הרכיבים מושכים או דוחים באופן משמעותי זה את זה, כלומר, הכוחות הבין-מולקולריים שונים מאוד בתרכובות שונות.

כאשר הסטייה חיובית, יש לנו את האזאוטרופ המינימלי, ואילו אם הסטייה שלילית, יש לנו את האזאוטרופ המקסימלי. כדי להבין טוב יותר את המושג הזה, בואו נסתכל על כמה גרפיקה:

כאן אנו רואים שאם התערובת הייתה אידיאלית, לפי חוק ראול, יש לחבר את לחצי האדים של הרכיבים הטהורים בקו ישר, שכן ובכן, יש סטייה מהחוק הזה שגורמת להיווצרות של אזאוטרופים מינימום ומקסימום, תלוי אם יש זיקה גדולה או פחותה בין רכיבים. כאשר הסטייה לחוק ראול היא שלילית, כמו באיור משמאל, היא מינימום ב- תרשים של לחץ, אבל מקסימום בתרשים הטמפרטורה (ולכן, אזאוטרופי של מקסימום). מצד שני, אם הסטייה חיובית לחוק ראול, היא תהיה מקסימום בלחץ מול. הרכב, אבל מינימום בתרשים של טמפרטורה לעומת. הרכב (כאן יש לנו מינימום אזאוטרופ). אל תבלבל בין דיאגרמות לחץ לעומת הרכב וטמפרטורה לעומת הרכב.

במקרה של תערובת אתנול-מים, קיים אזאוטרופ מינימלי שהרכבו הוא 95.6% אתנול ו-4.4% מים. טמפרטורת הרתיחה של התערובת האזאוטרופית נמוכה ב-78.2 מעלות צלזיוס מזו של הרכיבים הטהורים. אז, נניח לזקק תערובת מים-אתנול עם תכולת מים גבוהה (קרוב ל-100%). לא ניתן יהיה להשיג אלכוהול טהור, שכן בכל שלב זיקוק יתקבלו שברים גדולים יותר. של אתנול, אך לעולם לא יגיע ל-100%, הוא יתקרב בהדרגה להרכב התערובת האזאוטרופית (הנקודה הנמוכה ביותר תַחַת). זו הסיבה שבדומה למים, יש לו נטייה ליצור מינימום אזאוטרופים תרכובות אורגניות (בהתחשב בסוג הכוחות הבין-מולקולריים המקיימים אינטראקציה), נדרש להסיר קודם לכן את המים מהתערובת כדי לקבל את התרכובת הטהורה. או, ברגע שהאזאוטרופ מתקבל, שיטות של הוֹצָאָה של מים נוספים.

בהתבסס על האמור לעיל, זה לא במקרה למצוא אלכוהול (בסופרמרקט ו בֵּית מִרקַחַת) ב-95%, הוא המוצר הזול ביותר שניתן להשיג. כדי להשיג אלכוהול טהור, יש צורך "לשבור" את האזאוטרופ עם טֶכנִיקָה בנוסף, כגון שימוש בחומרי ייבוש או זיקוקים אזאוטרופיים. זיקוק אזאוטרופי מורכב מהוספת מרכיב נוסף לתערובת הפועל על ידי סחף ועל ידי אינטראקציה עם כל אחד ממרכיבי התערובת (זיקה גבוהה יותר) ניתן להסיר מהתערובת.