Ein azeotrope (oder) ist eine Mischung von zwei oder mehr Flüssigkeiten in solch einem Verhältnis, dass seine Zusammensetzung durch die einfache Destillation nicht geändert werden kann. Das kommt vor, weil, wenn ein azeotrope gekocht wird, der resultierende Dampf dasselbe Verhältnis von Bestandteilen wie die ursprüngliche Mischung hat.

Weil ihre Zusammensetzung durch die Destillation unverändert ist, werden azeotropes auch (besonders in älteren Texten) unveränderliche kochende Mischungen genannt. Das Wort azeotrope wird aus den griechischen Wörtern  (Eitergeschwür) und  (Staat) abgeleitet, der mit dem Präfix α-(nicht) verbunden ist, um die gesamte Bedeutung, "keine Änderung auf dem Kochen zu geben."

Mischungen von Azeotropic von Paaren von Zusammensetzungen sind dokumentiert worden. (Sieh Azeotrope (Daten)). Viele azeotropes von drei oder mehr Zusammensetzungen sind auch bekannt.

Typen

Positiver und negativer azeotropes

Jeder azeotrope hat einen charakteristischen Siedepunkt. Die Siedepunkt-Temperatur eines azeotrope ist irgendein weniger als die Siedepunkt-Temperaturen von einigen seiner Bestandteile (ein positiver azeotrope), oder größer als die Siedepunkt-Temperaturen von einigen seiner Bestandteile (ein negativer azeotrope).

Ein weithin bekanntes Beispiel eines positiven azeotrope ist 95.63-%-Vinylalkohol und 4.37-%-Wasser (durch das Gewicht).

Vinylalkohol kocht an 78.4°C, Wassereitergeschwüre an 100°C, aber die Azeotrope-Eitergeschwüre an 78.2°C, der niedriger ist als jeder seiner Bestandteile.

Tatsächlich 78.2°C ist die minimale Temperatur, bei der jede Lösung des Vinylalkohols/Wassers am atmosphärischen Druck kochen kann. Im Allgemeinen kocht ein positiver azeotrope bei einer niedrigeren Temperatur als jedes andere Verhältnis seiner Bestandteile. Positive azeotropes werden auch minimale kochende Mischungen oder Druck-Maximum azeotropes genannt.

Ein Beispiel eines negativen azeotrope ist Salzsäure bei einer Konzentration von 20.2-%- und 79.8-%-Wasser (durch das Gewicht). Wasserstoffchlorid kocht an 84°C und Wasser an 100°C, aber die Azeotrope-Eitergeschwüre an 110°C, der höher ist als jeder seiner Bestandteile. Die maximale Temperatur, bei der jede Salzsäure-Lösung kochen kann, ist 110°C. Im Allgemeinen kocht ein negativer azeotrope bei einer höheren Temperatur als jedes andere Verhältnis seiner Bestandteile. Negative azeotropes werden auch maximale kochende Mischungen oder Druck-Minimum azeotropes genannt.

Homogener und heterogener azeotropes

Wenn die Bestandteile einer Mischung nicht völlig mischbar sind, kann ein azeotrope innerhalb der Mischbarkeitslücke gefunden werden. Dieser Typ von azeotrope wird heterogenen azeotrope genannt. Wenn die azeotropic Zusammensetzung außerhalb der Mischbarkeitslücke ist oder die Bestandteile der Mischung völlig mischbar sind, wird der Typ von azeotrope einen homogenen azeotrope genannt.

Zahl von Bestandteilen

Azeotropes, die aus zwei Bestandteilen wie die zwei Beispiele oben bestehen, werden binären azeotropes genannt. Diejenigen, die aus drei Bestandteilen bestehen, werden dreifältigen azeotropes genannt. Azeotropes von mehr als drei Bestandteilen sind auch bekannt.

Zeotropy

sagt, sind Kombinationen von Lösungsmitteln, die keinen azeotrope, wenn gemischt, in keinem Verhältnis bilden, zeotropic.

Destillation von Mischungen

Wenn zwei Lösungsmittel einen positiven azeotrope bilden können, dann wird die Destillation jeder Mischung jener Bestandteile auf das Destillat hinauslaufen, das in der Zusammensetzung zum azeotrope näher ist als die Startmischung. Zum Beispiel, wenn eine 50/50 Mischung von Vinylalkohol und Wasser einmal destilliert ist, wird das Destillat 80-%-Vinylalkohol und 20-%-Wasser sein (sieh Vinylalkohol-Datenseite), der an der azeotropic Mischung näher ist als das Original. Das Destillieren von der 80/20 %-Mischung erzeugt ein Destillat, das 87-%-Vinylalkohol und 13-%-Wasser ist. Weiter werden wiederholte Destillationen Mischungen erzeugen, die am azeotropic Verhältnis von 95.5/4.5 % progressiv näher sind. Keine Zahl von Destillationen wird jemals jedoch auf ein Destillat hinauslaufen, das das azeotropic Verhältnis überschreitet. Ebenfalls, wenn es eine Mischung von Vinylalkohol und Wasser destillieren wird, das an Vinylalkohol reicher ist als der azeotrope, wird das Destillat (gegen die Intuition) in Vinylalkohol schwächer als das Original, aber ein bisschen reicher sein als der azeotrope. Das bedeutet, dass die zurückgelassene Lösung an Vinylalkohol reicher sein wird.

Wenn zwei Lösungsmittel einen negativen azeotrope bilden können, dann wird die Destillation jeder Mischung jener Bestandteile auf den Rückstand hinauslaufen, der in der Zusammensetzung zum azeotrope näher ist als die ursprüngliche Mischung. Zum Beispiel, wenn eine Salzsäure-Lösung weniger als 20.2 % Wasserstoffchlorid enthält, wird das Kochen von der Mischung eine Lösung zurücklassen, die am Wasserstoffchlorid reicher ist als das Original. Wenn die Lösung am Anfang mehr als 20.2 % Wasserstoffchlorid enthält, dann wird das Kochen eine Lösung zurücklassen, die im Wasserstoffchlorid schwächer ist als das Original. Das Kochen jeder Salzsäure-Lösung wird lange genug die Lösung veranlassen, die zurückgelassen ist, sich dem azeotropic Verhältnis zu nähern.

Phase-Diagramme

Das Kochen und die Wiederkondensation einer Mischung von zwei Lösungsmitteln sind Änderungen des Staates. Als solcher werden sie am besten mit einem Phase-Diagramm illustriert. Wenn Druck festgehalten wird, sind die zwei Rahmen, die sich ändern können, die Temperatur und die Zusammensetzung. Ein azeotrope ist nicht dasselbe als eine Emulsion.

Minimales Kochen oder Positiver azeotrope

Das Diagramm auf dem Recht zeigt einen positiven azeotrope von hypothetischen Bestandteilen, X und Y. Die unterste Spur illustriert die kochende Temperatur von verschiedenen Zusammensetzungen. Unter der untersten Spur ist nur die flüssige Phase im Gleichgewicht. Die Spitzenspur illustriert die Dampf-Zusammensetzung über der Flüssigkeit bei einer gegebenen Temperatur. Über der Spitzenspur ist nur der Dampf im Gleichgewicht. Zwischen den zwei Spuren, der Flüssigkeit und den Dampf-Phasen bestehen gleichzeitig im Gleichgewicht: zum Beispiel, 25 % X heizend: 75 % Y Mischung zu Temperatur-AB würden Dampf der Komposition B über Flüssigkeit der Zusammensetzung A erzeugen. Der azeotrope ist der Punkt auf dem Diagramm, wo sich die zwei Kurven berühren. Die horizontalen und vertikalen Schritte zeigen den Pfad von wiederholten Destillationen. Punkt A ist der Siedepunkt von nonazeotropic Mischung. Der Dampf, der sich bei dieser Temperatur trennt, hat Komposition B. Die Gestalt der Kurven verlangt, dass der Dampf an B am Bestandteil X reicher ist als die Flüssigkeit am Punkt A. Der Dampf wird vom VLE (mit dem Dampf flüssiges Gleichgewicht) System physisch getrennt und wird abgekühlt, um C anzuspitzen, wo es sich verdichtet. Die resultierende Flüssigkeit (spitzen C an), ist jetzt an X reicher, als es am Punkt A war. Wenn die gesammelte Flüssigkeit wieder gekocht wird, schreitet sie fort, um D und so weiter anzuspitzen. Der schrittweise Fortschritt zeigt, wie wiederholte Destillation ein Destillat nie erzeugen kann, das am Bestandteil X reicher ist als der azeotrope. Bemerken Sie, dass das Starten rechts vom Azeotrope-Punkt auf denselben schrittweisen Prozess hinausläuft, der auf dem Azeotrope-Punkt von der anderen Richtung hereinbricht.

Maximales Kochen oder Negativer azeotrope

Das Diagramm auf dem Recht zeigt einen negativen azeotrope von hypothetischen Bestandteilen, X und Y. Wieder illustriert die unterste Spur die kochende Temperatur an verschiedenen Zusammensetzungen, und wieder unter der untersten Spur die Mischung muss völlig flüssige Phase sein. Die Spitzenspur illustriert wieder die Kondensationstemperatur von verschiedenen Zusammensetzungen, und wieder über der Spitzenspur die Mischung muss völlig Dampf-Phase sein. Der Punkt, A, gezeigt hier ist ein Siedepunkt mit einer Zusammensetzung gewählt sehr in der Nähe vom azeotrope. Der Dampf wird bei derselben Temperatur am Punkt B gesammelt. Dieser Dampf wird abgekühlt, kondensiert, und am Punkt C gesammelt. Weil dieses Beispiel ein negativer azeotrope aber nicht ein positiver ist, ist das Destillat vom azeotrope weiter, als die ursprüngliche flüssige Mischung am Punkt A war. So ist das Destillat im Bestandteil X schwächer und am Bestandteil Y reicher als die ursprüngliche Mischung. Weil dieser Prozess einen größeren Bruchteil von Y von der Flüssigkeit entfernt hat, als es ursprünglich hatte, muss der Rückstand in Y schwächer und an X nach der Destillation reicher sein als vorher.

Wenn der Punkt, rechts vom azeotrope aber nicht nach links gewählt worden war, würde das Destillat am Punkt C nach rechts weiter sein als A, der sagen soll, dass das Destillat an X reicher und in Y schwächer sein würde als die ursprüngliche Mischung. Also in diesem Fall auch rückt das Destillat vom azeotrope und den Rückstand-Bewegungen dazu ab. Das ist für negativen azeotropes charakteristisch. Kein Betrag der Destillation kann jedoch entweder das Destillat oder den Rückstand machen kommen in die Gegenseite des azeotrope von der ursprünglichen Mischung an. Das ist für den ganzen azeotropes charakteristisch.

Warum es zwei Spuren gibt

Die Spuren in den Phase-Diagrammen trennen sich, wann auch immer sich die Zusammensetzung des Dampfs von der Zusammensetzung der Flüssigkeit bei derselben Temperatur unterscheidet. Nehmen Sie an, dass die Gesamtzusammensetzung 50/50 % war. Sie konnten diese Zusammensetzung mit 50 % des 50/50 %-Dampfs und 50 % 50/50 %-Flüssigkeit machen, aber Sie konnten es auch von 83.33 % des 45/55 %-Dampfs und 16.67 % 75 %/25 %-Flüssigkeit, sowie von vielen anderen Kombinationen machen. Die Trennung der zwei Spuren vertritt die Reihe von Kombinationen von Flüssigkeit und Dampf, der jede Gesamtzusammensetzung machen kann.

Wechselweise kann man die niedrigere Spur als die Grenze für das Gebiet des Diagramms ansehen, in dem Flüssigkeiten im Gleichgewicht und der oberen Spur als die Grenze des Gebiets sind, in dem der Dampf im Gleichgewicht ist. Diese zwei Grenzen brauchen nicht zusammenzufallen. Tatsächlich ist das Gebiet zwischen ihnen ein Niemandsland: Versuche, das System zum Mittelpunkt des Liniensegmentes AB zu bringen, werden auf eine Mischung von Flüssigkeit A und Dampf B, aber nichts am Mittelpunkt hinauslaufen.

Heteroazeotropes

In jedem der Beispiele besprochen bis jetzt sind die Bestandteile in allen Verhältnissen mit einander mischbar gewesen. Zum Beispiel kann jeder Betrag von Vinylalkohol mit jedem Betrag von Wasser gemischt werden, um eine homogene Lösung zu bilden. Es gibt Paare von Lösungsmitteln, für die das nicht der Fall ist. Zum Beispiel, wenn gleiche Volumina von Chloroform (Wasserlöslichkeit 0.8 g/100 ml an 20°C) und Wasser zusammen geschüttelt und dann verlassen werden zu stehen, wird sich die Flüssigkeit in zwei Schichten trennen. Die Analyse der Schichten zeigt, dass die Spitzenschicht größtenteils Wasser mit einem kleinen Betrag von Chloroform ist, das darin aufgelöst ist, und die unterste Schicht größtenteils Chloroform mit einem kleinen Betrag von darin aufgelöstem Wasser ist. Wenn die zwei Schichten zusammen geheizt werden, wird das System von Schichten an 53.3°C kochen, der niedriger ist entweder als der Siedepunkt von Chloroform (61.2°C) oder als der Siedepunkt von Wasser (100°C). Der Dampf wird aus 97.0-%-Chloroform und 3.0-%-Wasser unabhängig davon bestehen, wie viel jeder flüssigen Schicht da ist (vorausgesetzt dass beide Schichten tatsächlich da sind). Wenn der Dampf wiederkondensiert wird, werden sich die Schichten im Kondensat bessern, und werden so in einem festen Verhältnis tun, das in diesem Fall 4.4 % des Volumens in der Spitzenschicht und 95.6 % in der untersten Schicht ist. Solch ein System von Lösungsmitteln ist als ein heteroazeotrope bekannt. Das Diagramm illustriert, wie die verschiedenen Phasen eines heteroazeotrope verbunden sind.

Heteroazeotropes sind immer minimale kochende Mischungen.

Abweichung aus dem Gesetz von Raoult

Das Gesetz von Raoult sagt den Dampf-Druck von idealen Mischungen als eine Funktion des Zusammensetzungsverhältnisses voraus. Im allgemeinen bilden nur Mischungen chemisch ähnlicher Lösungsmittel, wie n-hexane mit n-heptane, fast ideale Mischungen, die in der Nähe vom Befolgen dem Gesetz von Raoult kommen. Lösende Kombinationen, die azeotropes bilden können, sind immer nichtideal, und als solcher gehen sie vom Gesetz von Raoult ab.

Das Diagramm illustriert rechts Gesamtdampf-Druck von drei hypothetischen Mischungen von Bestandteilen, X, und Y. Wie man annimmt, ist die Temperatur überall im Anschlag unveränderlich.

Die Zentrum-Spur ist eine Gerade, die ist, was das Gesetz von Raoult für eine ideale Mischung voraussagt. Die Spitzenspur illustriert eine nichtideale Mischung, die eine positive Abweichung aus dem Gesetz von Raoult hat, wo der vereinigte Gesamtdampf-Druck von Bestandteilen, X und Y, größer ist als, was durch das Gesetz von Raoult vorausgesagt wird. Die Spitzenspur geht genug ab, dass es einen Punkt auf der Kurve gibt, wo seine Tangente horizontal ist. Wann auch immer eine Mischung eine positive Abweichung hat und einen Punkt hat, an dem die Tangente horizontal ist, ist die Zusammensetzung an diesem Punkt ein positiver azeotrope. An diesem Punkt ist der Gesamtdampf-Druck an einem Maximum. Ebenfalls illustriert die unterste Spur eine nichtideale Mischung, die eine negative Abweichung aus dem Gesetz von Raoult, und an der Zusammensetzung hat, wo die Tangente zur Spur horizontal ist, gibt es einen negativen azeotrope. Das ist auch der Punkt, wo Gesamtdampf-Druck minimal ist.

Temperaturdruck-Abhängigkeit

Sowohl für die Spitze als auch für untersten Spuren ist der Temperaturpunkt des azeotrope die unveränderliche für den Graphen gewählte Temperatur. Wenn der umgebende Druck kontrolliert wird, um dem Gesamtdampf-Druck an der azeotropic Mischung gleich zu sein, dann wird die Mischung bei dieser festen Temperatur kochen.

Der Dampf-Druck von beiden reinen Flüssigkeiten sowie Mischungen ist eine empfindliche Funktion der Temperatur. In der Regel nimmt der Dampf-Druck einer Flüssigkeit fast exponential als eine Funktion der Temperatur zu. Wenn der Graph für eine verschiedene feste Temperatur wiedergeplant wurde, dann wird sich der Gesamtdampf-Druck an der azeotropic Zusammensetzung sicher ändern, aber es ist auch möglich, dass sich die Zusammensetzung, an der der azeotrope vorkommt, ändern wird. Das deutet an, dass die Zusammensetzung eines azeotrope durch den gewählten Druck betroffen wird, an dem man die Mischung kocht. Normalerweise wird Destillation am atmosphärischen Druck getan, aber mit der richtigen Ausrüstung ist es möglich, Destillation an einem großen Angebot am Druck sowohl oben als auch unter dem atmosphärischen Druck auszuführen.

Trennung von azeotrope Bestandteilen

Destillation ist eines der primären Werkzeuge, die Chemiker und Chemotechniker verwenden, um Mischungen in ihre Bestandteile zu trennen. Weil Destillation die Bestandteile eines azeotrope nicht trennen kann, die Trennung von azeotropic Mischungen (hat auch gerufen azeotrope, der bricht), ist ein Thema vom beträchtlichen Interesse. Tatsächlich hat diese Schwierigkeit einige frühe Ermittlungsbeamte dazu gebracht zu glauben, dass azeotropes wirklich Zusammensetzungen ihrer Bestandteile waren. Aber es gibt zwei Gründe dafür zu glauben, dass das nicht der Fall ist. Man ist das das Mahlzahn-Verhältnis der Bestandteile eines azeotrope ist nicht allgemein das Verhältnis von kleinen ganzen Zahlen. Zum Beispiel enthält der azeotrope, der durch Wasser und Acetonitril gebildet ist, 2.253 Maulwürfe von Acetonitril für jeden Maulwurf von Wasser.

Ein zwingenderer Grund dafür zu glauben, dass azeotropes nicht Zusammensetzungen sind, ist wie besprochen, in der letzten Abteilung, dass die Zusammensetzung eines azeotrope durch den Druck betroffen werden kann. Unähnlichkeit dass mit einer wahren Zusammensetzung, Kohlendioxyd zum Beispiel, das zwei Maulwürfe von Sauerstoff für jeden Maulwurf von Kohlenstoff ist, egal was Druck das Benzin daran beobachtet wird. Das azeotropic Zusammensetzung kann durch den Druck betroffen werden, deutet ein Mittel an, durch das solch eine Mischung getrennt werden kann.

Druck-Schwingen-Destillation

Ein hypothetischer azeotrope von Bestandteilen X und Y wird im Diagramm nach rechts gezeigt. Zwei Anschläge, werden ein an einem willkürlichen Tiefdruck und einem anderen an einem ebenso willkürlichen, aber höher, Druck gezeigt. Die Zusammensetzung des azeotrope ist zwischen den hohen Anschlägen und Tiefdruck-Anschlägen - höher in X für das Hochdrucksystem wesentlich verschieden. Die Absicht ist, sich X in einer so hohen Konzentration zu trennen, die wie möglich vom Punkt A anfängt. Am Tiefdruck ist es durch die progressive Destillation möglich, ein Destillat am Punkt, B zu erreichen, der auf derselben Seite des azeotrope wie A ist. Bemerken Sie, dass aufeinander folgende Destillationsschritte in der Nähe von der azeotropic Zusammensetzung sehr wenig Unterschied im Kochen der Temperatur ausstellen. Wenn dieses Destillat jetzt zum Hochdruck ausgestellt wird, kocht es am Punkt C. Von C durch die progressive Destillation ist es möglich, ein Destillat am Punkt D zu erreichen, der auf derselben Seite des Hochdrucks azeotrope als C ist. Wenn dieses Destillat dann wieder zum Tiefdruck ausgestellt wird, kocht es am Punkt E, der auf der Gegenseite des Tiefdrucks azeotrope zu A ist. Also, mittels des Druck-Schwingens war es möglich, den Tiefdruck azeotrope hinüberzugehen.

Wenn die Lösung am Punkt E gekocht wird, ist das Destillat in X schwächer als Punkt E. Das bedeutet, dass der Rückstand reicher an X gemacht wird als Punkt E. Tatsächlich kann progressive Destillation auf einen Rückstand hinauslaufen, der so an X reich ist, wie erforderlich ist.

In der Zusammenfassung:

1. Tiefdruck-Korrektur (Zu B)

2. Korrektur des Hochdrucks (C zu D)

3. Das Tiefdruck-Abstreifen (E, um Reinheit ins Visier zu nehmen)

• Korrektur: Das Destillat oder "Spitzen", wird behalten und stellt einen zunehmend niedrigeren Siedepunkt aus.
• Das Abstreifen: Der Rückstand oder "Böden", wird behalten und stellt einen zunehmend höheren Siedepunkt aus.

Bemerken Sie, dass beide azeotropes oben vom positiven oder minimalen kochenden Typ sind; Sorge muss genommen werden, um sicherzustellen, dass der richtige Bestandteil des Trennungsschritts behalten wird, d. h. das binäre Diagramm des Phase-Umschlags (Siedepunkt-Kurve) richtig gelesen werden muss.

Eine Mischung von 5-%-Wasser mit 95 % tetrahydrofuran ist ein Beispiel eines azeotrope, der mit einem Druck-Schwingen - ein Schwingen in diesem Fall zwischen 1 atm und 8 atm wirtschaftlich getrennt werden kann. Im Vergleich hat die Zusammensetzung des Wassers/Vinylalkohols azeotrope besprochen früher wird genug durch den leicht zu trennenden Druck mit Druck-Anschlägen nicht betroffen, und statt dessen kann ein entrainer hinzugefügt werden, dass entweder die azeotropic Zusammensetzung modifiziert und immiscibility mit einem der Bestandteile ausstellt, oder Ex-Zugdestillation kann verwendet werden.

Destillation von Azeotropic

Andere Methoden der Trennung schließen das Vorstellen eines zusätzlichen Agenten, genannt einen entrainer ein, der die Flüchtigkeit von einem der azeotrope Bestandteile mehr betreffen wird als ein anderer. Wenn ein entrainer zu einem binären azeotrope hinzugefügt wird, um einen dreifältigen azeotrope und die resultierende destillierte Mischung zu bilden, wird die Methode azeotropic Destillation genannt. Das am besten bekannte Beispiel fügt Benzol oder cyclohexane zum Wasser/Vinylalkohol azeotrope hinzu. Mit cyclohexane als der entrainer ist der dreifältige azeotrope 7-%-Wasser, 17-%-Vinylalkohol, und 76 % cyclohexane, und kocht an 62.1°C. Gerade wird genug cyclohexane zum Wasser/Vinylalkohol azeotrope hinzugefügt, um das ganze Wasser in den dreifältigen azeotrope zu verpflichten. Wenn die Mischung dann gekocht wird, verdunstet der azeotrope das Verlassen eines Rückstands zusammengesetzt fast völlig aus dem Übervinylalkohol.

Chemische Handlungstrennung

Ein anderer Typ von entrainer ist derjenige, der eine starke chemische Sympathie für einen der Bestandteile hat. Mit wieder das Beispiel des Wassers/Vinylalkohols azeotrope kann die Flüssigkeit mit Kalzium-Oxyd geschüttelt werden, das stark mit Wasser reagiert, um die unvergängliche Zusammensetzung, Kalzium-Hydroxyd zu bilden. Fast das ganze Kalzium-Hydroxyd kann durch das Filtrieren und das filtrate wiederdestillierte getrennt werden, um reinen 100-%-Vinylalkohol zu erhalten.

Ein mehr äußerstes Beispiel ist der azeotrope von 1.2-%-Wasser mit 98.8 % diethyl Äther. Äther hält das letzte Bit Wasser so klebrig, dass nur ein sehr starke Sikkativ wie zur flüssigen Phase hinzugefügtes Natriumsmetall auf völlig trockenen Äther hinauslaufen kann.

Wasserfreies Kalzium-Chlorid wird als ein Sikkativ verwendet, für ein großes Angebot an Lösungsmitteln auszutrocknen, da es billig ist und mit den meisten nichtwässrigen Lösungsmitteln nicht reagiert. Chloroform ist ein Beispiel eines Lösungsmittels, das mit dem Kalzium-Chlorid effektiv ausgetrocknet werden kann.

Destillation mit einem aufgelösten Salz

Wenn ein Salz in einem Lösungsmittel aufgelöst wird, hat es immer die Wirkung, den Siedepunkt dieses Lösungsmittels zu erheben - der es ist, vermindert die Flüchtigkeit des Lösungsmittels. Wenn das Salz in einem Bestandteil einer Mischung, aber nicht in einem anderen sogleich auflösbar ist, wird die Flüchtigkeit des Bestandteils, in dem es auflösbar ist, vermindert, und der andere Bestandteil ist ungekünstelt. Auf diese Weise, zum Beispiel, ist es möglich, das Wasser/Vinylalkohol azeotrope durch das Auflösen von Kalium-Azetat darin und das Destillieren des Ergebnisses zu brechen.

Ex-Zugdestillation

Ex-Zugdestillation ist der azeotropic Destillation ähnlich, außer in diesem Fall dem entrainer ist weniger flüchtig als einige der Bestandteile des azeotrope. Zum Beispiel kann der azeotrope von 20-%-Azeton mit 80-%-Chloroform durch das Hinzufügen von Wasser und das Destillieren des Ergebnisses gebrochen werden. Das Wasser bildet eine getrennte Schicht, in der sich das Azeton bevorzugt auflöst. Das Ergebnis besteht darin, dass das Destillat an Chloroform reicher ist als der ursprüngliche azeotrope.

Pervaporation und andere Membranenmethoden

Die pervaporation Methode verwendet eine Membran, die für einen Bestandteil durchlässiger ist als zu einem anderen, um die Bestandteile eines azeotrope zu trennen, weil es von Flüssigkeit bis Dampf-Phase geht. Die Membran wird ausgerüstet, um zwischen der Flüssigkeit und den Dampf-Phasen zu liegen. Eine andere Membranenmethode ist Dampf-Durchdringung, wo die Bestandteile die Membran völlig in der Dampf-Phase durchführen. In allen Membranenmethoden trennt die Membran die Flüssigkeit, die es in ein Durchdringen durchführt (das, was durchgeht) und ein retentate (das, was zurückgelassen wird). Wenn die Membran gewählt wird, so dass es durchlässiger für einen Bestandteil ist als ein anderer, dann wird das Durchdringen an diesem ersten Bestandteil reicher sein als der retentate.

Gebrauch von azeotropes, um zeotropic Mischungen zu trennen

Manchmal sind azeotropes im Trennen zeotropic Mischungen nützlich. Ein Beispiel ist essigsaure Säure und Wasser, die keinen azeotrope bilden. Trotz dessen ist es sehr schwierig, reine essigsaure Säure zu trennen (Siedepunkt: 118.1°C) von einer Lösung essigsaurer Säure und Wassers durch die Destillation allein. Da progressive Destillationen Lösungen mit immer weniger Wasser erzeugen, tritt jede weitere Destillation weniger beim Entfernen des restlichen Wassers in Kraft. Das Destillieren der Lösung, essigsaure Säure auszutrocknen, ist deshalb wirtschaftlich unpraktisch. Aber Ethylacetat bildet einen azeotrope mit Wasser, das an 70.4°C kocht. Durch das Hinzufügen von Ethylacetat als ein entrainer ist es möglich, weg den azeotrope und die Erlaubnis fast reine essigsaure Säure als der Rückstand zu destillieren.

Warum azeotropes bestehen

Azeotropes kann sich nur formen, wenn eine Mischung vom Gesetz von Raoult abgeht. Das Gesetz von Raoult gilt, wenn die Moleküle der Bestandteile bei einander zu demselben Grad bleiben, wie sie zu sich tun. Zum Beispiel, wenn die Bestandteile X und Y sind, dann X bleibt bei Y mit grob der gleichen Energie, wie X mit X tut und Y mit Y tut. Eine positive Abweichung aus dem Gesetz von Raoult resultiert, wenn die Bestandteile einen disaffinity für einander haben - der X ist, bleibt X, und Y zu Y besser als X bleibt bei Y. Weil das auf die Mischung hinausläuft, die weniger Gesamtzusammenkleben der Moleküle hat als die reinen Bestandteile, entfliehen sie mehr sogleich der zusammengeklebten Phase, die die flüssige Phase, und in die Dampf-Phase sagen soll. Wenn X bei Y aggressiver bleibt als X, tut zu X, und Y tut zu Y, das Ergebnis ist eine negative Abweichung aus dem Gesetz von Raoult. In diesem Fall, weil dort von den Molekülen in der Mischung mehr zusammenklebt als in den reinen Bestandteilen, sträuben sie sich mehr dagegen, der zusammengeklebten flüssigen Phase zu entkommen.

Wenn die Abweichung groß genug ist, ein Maximum oder Minimum im Dampf-Druck gegen die Zusammensetzungsfunktion zu verursachen, ist es eine mathematische Folge, dass an diesem Punkt der Dampf dieselbe Zusammensetzung wie die Flüssigkeit haben wird, und so ist ein azeotrope das Ergebnis.

Komplex azeotrope Systeme

Die Regeln für positiven und negativen azeotropes gelten für alle Beispiele besprochen bis jetzt. Aber es gibt einige Beispiele, die die Kategorien von positivem oder negativem azeotropes nicht einbauen. Der am besten bekannte von diesen ist der dreifältige azeotrope, der durch 30-%-Azeton, 47-%-Chloroform und 23-%-Methanol gebildet ist, das an 57.5°C kocht. Jedes Paar dieser Bestandteile bildet einen binären azeotrope, aber Chloroform/Methanol und Azeton/Methanol beider bilden positiven azeotropes, während Chloroform/Azeton einen negativen azeotrope bildet. Der resultierende dreifältige azeotrope ist weder positiv noch negativ. Sein Siedepunkt fällt zwischen den Siedepunkten von Azeton und Chloroform, so ist es weder ein Maximum noch ein minimaler Siedepunkt. Dieser Typ des Systems wird einen Sattel azeotrope genannt. Nur Systeme von drei oder mehr Bestandteilen können Sattel azeotropes bilden.

Ein seltener Typ von kompliziertem binärem azeotrope ist derjenige, wo der Siedepunkt und die Kondensationspunkt-Kurven in zwei Punkten im Phase-Diagramm anlegen. Solch ein System wird einen doppelten azeotrope genannt, und wird zwei azeotropic Zusammensetzungen und Siedepunkte haben. Ein Beispiel ist Wasser und N-methylethylenediamine.

Beispiele von azeotropes

Verhältnisse sind durch das Gewicht.

• Stickstoffsäure (68 %) / Wasser, Eitergeschwüre an 120.5°C an 1 atm (negativer azeotrope)
• Perchloric-Säure (28.4 %) / Wasser, Eitergeschwüre an 203°C (negativer azeotrope)
• Hydrofluoric-Säure (35.6 %) / Wasser, Eitergeschwüre an 111.35°C (negativer azeotrope)
• Vinylalkohol (96 %) / Wasser, Eitergeschwüre an 78.1°C
• Schwefelsäure (98.3 %) / Wasser, Eitergeschwüre an 338°C
• Azeton / Methanol / Chloroform-Form ein Zwischenkochen (Sattel) azeotrope
• Diethyl-Äther (33 %) / halothane (66 %) eine Mischung einmal allgemein in der Anästhesie verwendet.
• Benzol / hexafluorobenzene bildet einen doppelten binären azeotrope.

Siehe auch

• Destillation von Azeotropic
• Azeotrope (Daten)
• Eutektikum
• Gruppe-Destillation
• Heteroazeotrope
• Ebulliometer
• Punkt von Bancroft
• Zeotrope

Links

• Azeotrope mit dem Limerick definiert.