Begrepp i definition ABC

Candela Rocío Barbisan | apr. 2022
Kemi ingenjör

Blandningen kan ges av två eller flera komponenter och dess sammansättning det är likadant både i vätskefasen och i gasfasen, detta genererar likheter med rena ämnen. Av detta kan man lätt sluta sig till att denna blandning inte kan separeras i sina komponenter genom processer som t.ex fraktionerade destillationer eftersom det, som nämnts ovan, kommer att behålla sina proportioner och bete sig som om det vore en enda komponent.

En annan egenskap är att kokpunkten för denna blandning kan vara högre, lägre eller till och med lika med den för en av dess komponenter. När azeotropen kokar vid a temperatur av maximal kokning kallas den maximal azeotrop och när den gör det vid lägsta möjliga temperatur är den känd som minimal azeotrop. Detta betyder att den minimala azeotropen har en lägre kokpunkt än dess rena komponenter och vice versa med den maximala azeotropen. Till exempel, i blandningen metanol - bensen, är azeotropen minimum (0,61 bensen - 0,39 metanol i fraktioner molar) vars kokpunkt är 58 °C, i en tank där kokpunkten för bensen är 80 °C och för metanol 65°C

Minsta och maximala azeotroper

Nu... var kommer en azeotrop ifrån? När det finns en avvikelse från Lag Raoult, det vill säga ångtrycket för den azeotropiska blandningen är inte direkt relaterat till dess molära fraktion, det är när begreppet azeotrop blandning uppstår. Dessa avvikelser uppstår när komponenterna avsevärt attraherar eller stöter bort varandra, det vill säga de intermolekylära krafterna är mycket olika i olika föreningar.

När avvikelsen är positiv har vi den minsta azeotropen, medan om avvikelsen är negativ har vi den maximala azeotropen. För att bättre förstå detta koncept, låt oss titta på lite grafik:

Här observerar vi att, om blandningen var idealisk, enligt Raoults lag, skulle ångtrycken för de rena komponenterna förenas med en rät linje, eftersom ja, det finns en avvikelse från den lagen som orsakar bildandet av minimala och maximala azeotroper, beroende på om det finns större eller mindre affinitet mellan komponenter. När avvikelsen till Raoults lag är negativ, som i figuren till vänster, är den ett minimum kl. diagram av tryck, men ett maximum i temperaturdiagrammet (därav azeotrop av maximum). Å andra sidan, om avvikelsen är positiv till Raoults lag kommer den att vara ett maximum i trycket vs. sammansättning, men ett minimum i diagrammet av temperatur vs. sammansättning (här har vi en minsta azeotrop). Förväxla inte diagram tryck vs. sammansättning och temperatur vs. sammansättning.

I fallet med etanol-vattenblandningen finns det en minsta azeotrop vars sammansättning är 95,6% etanol och 4,4% vatten. Koktemperaturen för den azeotropiska blandningen är 78,2 °C lägre än den för de rena komponenterna. Så antag att destillera en vatten-etanolblandning med hög vattenhalt (nära 100%). Det kommer inte att vara möjligt att erhålla ren alkohol, eftersom större fraktioner kommer att erhållas i varje destillationssteg. av etanol, men aldrig når 100 %, kommer den gradvis att närma sig sammansättningen av den azeotropa blandningen (den lägsta punkten under). Det är därför som vatten har en tendens att bilda minimala azeotroper med organiska föreningar (med tanke på typen av intermolekylära krafter som interagerar) krävs det att man tidigare avlägsnar vattnet från blandningen för att erhålla den rena föreningen. Eller, när väl azeotropen har erhållits, metoder för extraktion extra vatten.

Baserat på ovanstående är det inte av en slump att hitta alkohol (i snabbköpet och apotek) till 95 %, är den billigaste produkten som kan erhållas. För att få ren alkohol är det nödvändigt att "bryta" azeotropen med Metod ytterligare, såsom användningen av torkmedel eller azeotropa destillationer. Azeotropisk destillation består av att tillsätta en extra komponent till blandningen som verkar genom indragning och genom samspel med någon av komponenterna i blandningen (högre affinitet) kan avlägsnas från blandningen.