Jēdziens definīcijā ABC

Candela Rocío Barbisan | apr. 2022
Ķīmijas inženieris

Maisījumu var dot divas vai vairākas sastāvdaļas un tās sastāvu tas ir vienāds gan šķidrā, gan gāzes fāzē, tas rada līdzības ar tīrām vielām. No tā var viegli secināt, ka šo maisījumu nevar sadalīt tā sastāvdaļās ar tādiem procesiem kā frakcionētu destilāciju, jo, kā minēts iepriekš, tā saglabās savas proporcijas, uzvedoties tā, it kā tā būtu viena komponents.

Vēl viena īpašība ir tāda, ka šī maisījuma viršanas temperatūra var būt augstāka, zemāka vai pat vienāda ar vienas no tā sastāvdaļām. Kad azeotrops vārās pie a temperatūra no maksimālās viršanas temperatūras, to sauc par maksimālo azeotropu, un, ja tas tiek darīts zemākajā iespējamajā temperatūrā, to sauc par minimālo azeotropu. Tas nozīmē, ka minimālajam azeotropam ir zemāka viršanas temperatūra nekā tā tīrajām sastāvdaļām un otrādi ar maksimālo azeotropu. Piemēram, metanola - benzola maisījumā azeotrops ir minimāls (0,61 benzols - 0,39 metanols frakcijās molārais), kura viršanas temperatūra ir 58 °C, tvertnē, kurā benzola viršanas temperatūra ir 80 °C un metanola. 65°C

Minimālais un maksimālais azeotrops

Tagad… no kurienes nāk azeotrops? Kad ir novirze no Likums Raoult, tas ir, azeotropā maisījuma tvaika spiediens nav tieši saistīts ar tā molāro frakciju, tas ir tad, kad rodas azeotropā maisījuma jēdziens. Šīs novirzes rodas, ja komponenti būtiski piesaista vai atgrūž viens otru, tas ir, starpmolekulārie spēki dažādos savienojumos ir ļoti atšķirīgi.

Ja novirze ir pozitīva, mums ir minimālais azeotrops, savukārt, ja novirze ir negatīva, mums ir maksimālais azeotrops. Lai labāk izprastu šo koncepciju, apskatīsim dažus grafikus:

Šeit mēs novērojam, ka, ja maisījums būtu ideāls, saskaņā ar Raula likumu, tīro komponentu tvaika spiediens jāsavieno ar taisnu līniju, jo labi, ir novirze no šī likuma, kas izraisa minimālo un maksimālo azeotropu veidošanos atkarībā no tā, vai starp afinitāti ir lielāka vai mazāka. sastāvdaļas. Ja novirze no Raula likuma ir negatīva, kā attēlā pa kreisi, tā ir minimālā diagramma spiediena, bet maksimums temperatūras diagrammā (tātad maksimuma azeotrops). No otras puses, ja novirze ir pozitīva pret Raula likumu, tā būs maksimālais spiediens pretstatā. sastāvs, bet minimums diagrammā temperatūra vs. sastāvs (šeit mums ir minimālais azeotrops). Nejauciet diagrammas spiedienu pret spiedienu. sastāvs un temperatūra vs. sastāvu.

Etanola-ūdens maisījuma gadījumā ir minimālais azeotrops, kura sastāvs ir 95,6% etanola un 4,4% ūdens. Azeotropā maisījuma viršanas temperatūra ir par 78,2 °C zemāka nekā tīrajiem komponentiem. Tātad, pieņemsim, ka destilē ūdens-etanola maisījumu ar augstu ūdens saturu (tuvu 100%). Tīru spirtu nebūs iespējams iegūt, jo katrā destilācijas posmā tiks iegūtas lielākas frakcijas. etanola, bet nekad nesasniedzot 100%, tas pakāpeniski tuvosies azeotropā maisījuma sastāvam (zemākais punkts zem). Tieši tāpēc tam, tāpat kā ūdenim, ir tendence veidot minimālus azeotropus ar organiskie savienojumi (ņemot vērā mijiedarbīgo starpmolekulāro spēku veidu), ir nepieciešams iepriekš noņemt ūdeni no maisījuma, lai iegūtu tīru savienojumu. Vai arī, kad azeotrops ir iegūts, metodes ieguve papildu ūdens.

Pamatojoties uz iepriekš minēto, alkoholu nevar atrast nejauši (lielveikalā un aptieka) ar 95%, ir lētākais produkts, ko var iegūt. Lai iegūtu tīru spirtu, ir nepieciešams "salauzt" azeotropu ar tehnika papildu, piemēram, žāvēšanas līdzekļu vai azeotropās destilācijas izmantošana. Azeotropā destilācija sastāv no papildu komponenta pievienošanas maisījumam, kas iedarbojas, piesaistot un mijiedarbība ar jebkuru no maisījuma sastāvdaļām (augstāka afinitāte) var noņemt no maisījuma.