Azeotrope definition och exempel

En azeotrop är en blandning av vätskor som bibehåller sin sammansättning och kokpunkt under destillation. Det är också känt som en azeotropisk blandning eller konstant kokpunkt. Azeotropy uppstår när en blandning kokas för att ge en ånga som har samma sammansättning som vätskan. Termen härleds genom att kombinera prefixet "a", som betyder "nej", och de grekiska orden för kokning och vändning. Ordet användes först i en publikation av de engelska kemisterna John Wade (1864-1912) och Richard William Merriman 1911.

Däremot kallas blandningar av vätskor som inte bildar en azeotrop under några förhållanden zeotropisk.

Typer av Azeotropes

Azeotropes kan kategoriseras enligt deras antal beståndsdelar, blandbarhet eller kokpunkterna:

• Antal beståndsdelar: Om en azeotrop består av två vätskor, är den känd som en binär azeotrop. En azeotrop som består av tre vätskor är en ternär azeotrop. Det finns också azeotroper gjorda av mer än tre beståndsdelar.
• Heterogen eller homogen: Homogena azeotroper består av vätskor som är blandbara. De bildar en lösning. Heterogena azeotroper är ofullständigt blandbara och bildar två vätskefaser.
• Positiv eller negativ: En positiv azeotrop eller minst kokande azeotrop bildas när blandningens kokpunkt är lägre än för någon av dess beståndsdelar. En negativ azeotrop eller maximal kokande azeotrop bildas när blandningens kokpunkt är högre än för någon av dess beståndsdelar.

exempel

Att koka en 95% etanollösning i vatten ger en ånga som är 95% etanol. Destillation kan inte användas för att erhålla högre procentsatser av etanol. Alkohol och vatten är blandbara, så alla mängder etanol kan blandas med vilken mängd som helst för att framställa en homogen lösning som uppträder som en azeotrop.

Kloroform och vatten bildar å andra sidan en heteroazeotrop. En blandning av dessa två vätskor kommer att separera och bilda ett toppskikt bestående mestadels av vatten med en liten mängd upplöst kloroform och ett bottenskikt bestående mestadels av kloroform med en liten mängd löst vatten. Om de två skikten kokas samman, kokar vätskan vid en lägre temperatur än antingen kokpunkten för vatten eller kloroform. Den resulterande ångan kommer att bestå av 97% kloroform och 3% vatten, oavsett förhållandet i vätskorna. Kondensering av denna ånga resulterar i lager som uppvisar en fast komposition. Det övre skiktet på kondensatet kommer att stå för 4,4% av volymen, medan det undre skiktet står för 95,6% av blandningen.

Azeotropeseparation

Eftersom fraktionerad destillation inte kan användas för att separera komponenter i en azeotrop, måste andra metoder användas:

• Trycksvingningsdestillation tillämpar tryckförändringar för att ändra kompositionen hos en blandning för att berika destillatet med den önskade komponenten.
• En annan teknik innefattar tillsats av en entrainer, ett ämne som förändrar flyktigheten hos en av azeotropekomponenterna. I vissa fall reagerar entraineringen med en komponent för att bilda en icke flyktig förening. Destillation med hjälp av en entrainer kallas azeotropisk destillation.
• Pervaporation involverar separering av komponenter med ett membran som är mer permeabelt för en beståndsdel än den andra. Ånggenomträngning är en besläktad teknik som använder ett membran som är mer permeabelt för en komponents ångfas än en annan.

Källa

• Wade, John och Richard William Merriman. "CIV.-påverkan av vatten på kokpunkten för etylalkohol vid tryck över och under atmosfärstrycket." Journal of the Chemical Society, Transactions 99,0 (1911): 997-1011. Skriva ut.