Konsept i definisjon ABC

Candela Rocío Barbisan | apr. 2022
Kjemisk ingeniør

Blandingen kan gis av to eller flere komponenter og dens komposisjon det er det samme både i væskefasen og i gassfasen, dette genererer likheter med rene stoffer. Av dette er det lett å utlede at denne blandingen ikke kan separeres i sine komponenter ved prosesser som f.eks fraksjonerte destillasjoner siden den, som nevnt ovenfor, vil beholde proporsjonene, og oppføre seg som om den var en enkelt komponent.

Et annet kjennetegn er at kokepunktet til denne blandingen kan være høyere, lavere eller til og med lik kokepunktet til en av komponentene. Når azeotropen koker ved a temperatur av maksimal koking, er det kjent som maksimum azeotrop og når det gjør det ved lavest mulig temperatur er det kjent som minimum azeotrop. Dette betyr at minimum azeotrop har et lavere kokepunkt enn sine rene komponenter og omvendt med maksimum azeotrop. For eksempel, i blandingen metanol - benzen, er azeotropen minimum (0,61 benzen - 0,39 metanol i fraksjoner molar) hvis kokepunkt er 58 °C, i en tank der kokepunktet for benzen er 80 °C og for metanol 65°C

Minimum og maksimum azeotroper

Nå... hvor kommer en azeotrop fra? Når det er et avvik fra Lov Raoult, det vil si at damptrykket til den azeotropiske blandingen ikke er direkte relatert til dens molare fraksjon, det er når konseptet med azeotropisk blanding oppstår. Disse avvikene oppstår når komponentene tiltrekker eller frastøter hverandre betydelig, det vil si at de intermolekylære kreftene er svært forskjellige i forskjellige forbindelser.

Når avviket er positivt, har vi minimum azeotrop, mens hvis avviket er negativt, har vi maksimal azeotrop. For bedre å forstå dette konseptet, la oss se på litt grafikk:

Her observerer vi at hvis blandingen var ideell, i henhold til Raoults lov, skulle damptrykket til de rene komponentene være forbundet med en rett linje, siden vel, det er et avvik fra den loven som forårsaker dannelsen av minimum og maksimum azeotroper, avhengig av om det er større eller mindre affinitet mellom komponenter. Når avviket til Raoults lov er negativt, som i figuren til venstre, er det minimum kl. diagram av trykk, men et maksimum i temperaturdiagrammet (derav azeotrop av maksimum). På den annen side, hvis avviket er positivt til Raoults lov, vil det være et maksimum i trykket vs. sammensetning, men et minimum i diagrammet av temperatur vs. sammensetning (her har vi en minimum azeotrop). Ikke forveksle diagrammer trykk vs. sammensetning og temperatur vs. komposisjon.

Når det gjelder etanol-vann-blandingen, er det en minimum azeotrop hvis sammensetning er 95,6% etanol og 4,4% vann. Koketemperaturen til den azeotropiske blandingen er 78,2 °C lavere enn for de rene komponentene. Så, anta at destiller en vann-etanolblanding med høyt vanninnhold (nær 100%). Det vil ikke være mulig å oppnå ren alkohol, siden større fraksjoner vil oppnås i hvert destillasjonstrinn. av etanol, men aldri når 100 %, vil den gradvis nærme seg sammensetningen av den azeotropiske blandingen (det laveste punktet under). Det er grunnen til at det, som vann, har en tendens til å danne minimum azeotroper med organiske forbindelser (gitt typen intermolekylære krefter som interagerer), er det nødvendig å fjerne vannet fra blandingen på forhånd for å oppnå den rene forbindelsen. Eller, når azeotropen er oppnådd, metoder for utdrag av ekstra vann.

Basert på ovenstående er det ikke tilfeldig å finne alkohol (i supermarkedet og apotek) på 95 %, er det billigste produktet som kan fås. For å få ren alkohol er det nødvendig å "bryte" azeotropen med teknikk tillegg, slik som bruk av tørkemidler eller azeotropiske destillasjoner. Azeotropisk destillasjon består i å tilsette en ekstra komponent til blandingen som virker ved medføring og ved interaksjon med hvilken som helst av komponentene i blandingen (høyere affinitet) kan fjernes fra blandingen.