Αζεοτροπικό Μίγμα

Τα αζεοτροπικά μείγματα είναι μείγματα δύο ή περισσότερων υγρών με παρόμοια σημεία βρασμού και παρόμοια σύνθεση στην αέρια φάση τους. Τα αζεοτροπικά μείγματα δεν υπακούουν στο νόμο του Raoult.

Ο νόμος του Raoult μας λέει ότι η τάση ατμών ενός διαλύματος είναι πάντα ίση με το άθροισμα της τάσης ατμών των πτητικών συστατικών του συγκεκριμένου διαλύματος, με βάση το μοριακό κλάσμα των συστατικών του διαλύματος. Τα αζεοτροπικά μείγματα μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε δύο τύπους, ανάλογα με την έκταση και το είδος της απόκλισης των αζεοτροπικών διαλυμάτων από το νόμο του Raoult.

Τι είναι ένα αζεοτροπικό μείγμα;

• Το αζεοτροπικό μείγμα είναι ένα μείγμα δύο ή περισσότερων υγρών με παρόμοιο σημείο βρασμού και παρόμοια σύσταση στη φάση ατμών τους.
• Το αζεοτροπικό μείγμα έχει είτε υψηλότερο είτε χαμηλότερο σημείο βρασμού από τα συστατικά του.
• Τα συστατικά ενός αζεοτροπικού διαλύματος δεν μπορούν να διαχωριστούν με απλή απόσταξη, καθώς τα σημεία βρασμού τους έχουν την ίδια τιμή.
• Το αζεοτροπικό μείγμα, όπου τα συστατικά του είναι πλήρως αναμίξιμα, είναι γνωστό ως ομοιογενή αζεοτροπικά μείγματα.
• Το αζεοτροπικό μείγμα, όπου τα συστατικά του δεν είναι πλήρως αναμίξιμα, είναι γνωστό ως ετερογενή αζεοτροπικά μείγματα.
• Το δυαδικό αζεοτροπικό μείγμα έχει δύο συστατικά ή υγρά, ενώ το τριμερές αζεοτροπικό μείγμα έχει περισσότερα από τρία υγρά.

Σημειώσεις αζεοτροπικού μείγματος

Τα αζεοτροπικά μείγματα αποτελούνται γενικά από δύο συστατικά, μια διαλυμένη ουσία και έναν διαλύτη. Η διαλυμένη ουσία και ο διαλύτης βρίσκονται σε υγρή φάση. Η σύνθεση της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη είναι σε σταθερή αναλογία. Τα αζεοτροπικά μείγματα έχουν σταθερό σημείο βρασμού.

Αρνητικό αζεοτροπικό μείγμα

Γνωστό και ως αζεοτροπικά μείγματα ελάχιστου βρασμού, το μείγμα έχει σημείο βρασμού υψηλότερο από τα συστατικά του. Για παράδειγμα, ένα μείγμα υδροχλωρίου και νερού βράζει στους 110℃ ενώ μεμονωμένα, το υδροχλώριο βράζει στους -84℃ και το νερό στους 100℃.

Θετικό Αζεοτροπικό Μίγμα

Γνωστό και ως αζεοτροπικά μείγματα μέγιστου βρασμού, το μείγμα έχει χαμηλότερο σημείο βρασμού από τα συστατικά του. Για παράδειγμα, αιθανόλη και νερό. Η αιθανόλη και το νερό, μαζί, βράζουν στους 78,2℃, ενώ η αιθανόλη βράζει στους 78,4℃ και το νερό στους 100℃.

Διαδικασία διαχωρισμού

• Η απόσταξη δεν μπορεί να διαχωρίσει ένα αζεοτροπικό μείγμα στα συστατικά του, καθώς τα συστατικά στη φάση ατμού έχουν παρόμοια αναλογία με αυτή του αζεοτροπικού κανονικού υγρού.
• Τα συστατικά ενός αζεοτροπικού μείγματος βράζουν στην ίδια θερμοκρασία, καθιστώντας δύσκολο τον διαχωρισμό του μείγματος στα συστατικά του.
• Ειδικές τεχνικές απόσταξης, όπως η αζεοτροπική απόσταξη, μπορούν να διαχωρίσουν τα αζεοτροπικά μείγματα.
• Στην αζεοτροπική απόσταξη, το μείγμα διασπάται χρησιμοποιώντας ένα άλλο πτητικό συστατικό, κοινώς γνωστό ως συμπαρασυρόμενο ή παράγοντα διαχωρισμού μάζας.
• Αυτός ο παράγοντας διαχωρισμού μάζας προστίθεται στο αζεοτροπικό μείγμα για να σχηματιστεί ένα νέο αζεοτροπικό μείγμα χαμηλότερου βρασμού. Αυτό το μείγμα χαμηλότερου βρασμού εισέρχεται σε ένα διαχωριστή και χωρίζεται σε δύο διαφορετικές φάσεις, οι οποίες μπορούν εύκολα να διαχωριστούν.

Εφαρμογές

• Οι αζεοτροπικές ουσίες χρησιμοποιούνται στην αέρια χρωματογραφία για την ελαχιστοποίηση του σφάλματος λόγω αλλαγών στη σύνθεση του μείγματος. Για παράδειγμα, μίγμα κυκλοεξανίου και βενζολίου.
• Τα αζεοτροπικά μείγματα ελάχιστου βρασμού έχουν μεγάλη σημασία για τους χημικούς.

Συμπέρασμα

Τα αζεοτροπικά μείγματα είναι μείγματα δύο ή περισσότερων υγρών με παρόμοια σημεία βρασμού και παρόμοια σύνθεση στην αέρια φάση τους. Τα αζεοτροπικά μείγματα έχουν είτε υψηλότερα είτε χαμηλότερα σημεία βρασμού από οποιοδήποτε από τα συστατικά τους. Τα συστατικά ενός αζεοτροπικού διαλύματος δεν μπορούν να διαχωριστούν με απλή απόσταξη καθώς έχουν τα ίδια σημεία βρασμού.

Ο νόμος του Raoult μας λέει ότι η τάση ατμών ενός διαλύματος είναι πάντα ίση με το άθροισμα της τάσης ατμών των πτητικών συστατικών του συγκεκριμένου διαλύματος με βάση το μοριακό κλάσμα των συστατικών του διαλύματος. Τα αζεοτροπικά μείγματα δεν υπακούουν στο νόμο του Raoult.

Με βάση την απόκλιση από το νόμο του Raoult, τα αζεοτροπικά μείγματα κατηγοριοποιούνται σε δύο διαφορετικούς τύπους:ένα αζεοτροπικό μείγμα ελάχιστου βρασμού και ένα αζεοτροπικό μείγμα μέγιστου βρασμού. Τα αζεοτροπικά μείγματα χρησιμοποιούνται στην αέρια χρωματογραφία και είναι πολύ χρήσιμα στους χημικούς για διάφορες χημικές αντιδράσεις.