¡ ¡ Un azeotropo es una mezcla de compuestos dos o más puros (productos químicos) en tal cociente que su composición no se puede cambiar por la destilación simple . Esto es porque cuando se hierve un azeotropo, el vapor resultante tiene el mismo cociente de componentes que la mezcla original de líquidos. Porque la composición es sin cambios hirviendo, los azeotropos también se conocen como mezclas de ebullición constante del (especialmente en más viejos textos). El azeotropo de la palabra viene del " de las palabras del Griego; " de α ζειν τρόπος;, significando el " ningún cambio en boiling".

Tipos de azeotropos

Cada azeotropo tiene un punto de ebullición característico . El punto de ebullición de un azeotropo es menos que los puntos de ebullición de cualesquiera de sus componentes (un azeotropo positivo), o mayor que el punto de ebullición de cualesquiera de sus componentes (un azeotropo negativo).

Un ejemplo bien conocido de un azeotropo positivo es el agua y 4.4°C, ebulliciones del agua en 100°C, pero las ebulliciones del etanol del azeotropo en 78.1°C, que es más bajo que cualquiera de sus componentes.1°C es de hecho la temperatura mínima en la cual cualquier solución del etanol/del agua puede hervir. Es generalmente verdad que las ebulliciones positivas de un azeotropo en una temperatura más baja que cualquier otro cociente de sus componentes. Los azeotropos positivos también se llaman las mezclas de ebullición del mínimo del .

Un ejemplo de un azeotropo negativo es el agua y 79.8% del cloruro de hidrógeno de 20. Ebulliciones del cloruro de hidrógeno en - 84°C y agua en 100°C, pero las ebulliciones del azeotropo en 110°C, que es más alto que cualquiera de sus componentes. 110°C es de hecho la temperatura máxima en la cual cualquier solución ácida hidroclórica puede hervir. Es generalmente verdad que las ebulliciones negativas de un azeotropo en una temperatura más alta que cualquier otro cociente de sus componentes. Los azeotropos negativos también se llaman las mezclas de ebullición del máximo del .

Los azeotropos que consisten en dos componentes, tales como los dos ejemplos arriba, se llaman los azeotropos binarios del . Ésos que consisten en tres componentes se llaman los azeotropos ternarios del . Los azeotropos de más de tres componentes también se saben.

Se han documentado más de 18.000 mezclas azeotrópicas.

Si dos solventes pueden formar un azeotropo negativo, después la destilación de cualquier mezcla de esos componentes dará lugar al residuo que está más cercano en la composición al azeotropo que la mezcla original. Por ejemplo, si una solución del ácido hidroclórico contiene el cloruro de hidrógeno de menos de 20.2%, la ebullición de la mezcla se irá detrás de una solución que sea más rica en cloruro de hidrógeno que la original. Si la solución contiene inicialmente más el cloruro de hidrógeno de 20.2%, después la ebullición se irá detrás de una solución que sea más pobre en cloruro de hidrógeno que la original. La ebullición de cualquier solución ácida hidroclórica bastante tiempo causará la solución dejada detrás para acercarse al cociente azeotrópico.

Diagramas de fase

La ebullición y el recondensation de una mezcla de dos solventes son cambios del estado . Como tal, se ilustran mejor con un diagrama de fase . Si la presión es constante llevado a cabo, los dos parámetros que pueden variar son la temperatura y la composición.

El diagrama a la derecha demuestra un azeotropo positivo de los componentes hipotéticos, X y Y. El rastro inferior ilustra la temperatura de ebullición en las varias composiciones. Debajo del rastro inferior, la mezcla debe ser fase enteramente líquida. El rastro superior ilustra la temperatura de condensación de varias composiciones. Sobre el rastro superior la mezcla debe ser enteramente fase de vapor. Entre los dos rastros, el líquido y las fases de vapor existen simultáneamente. Está el punto el azeotropo en el diagrama donde el tacto de dos curvas. Los pasos horizontales y verticales demuestran la trayectoria de destilaciones repetidas. Señalar A es el punto de ebullición de una mezcla nonazeotropic. El vapor se separa en la misma temperatura en el punto B. Puesto que B es vapor solamente, debe ocurrir en el rastro superior. La forma de las curvas requiere que el vapor en B sea más rico en el componente X que el líquido en el punto A. Tal sistema de solventes se conoce como Heteroazeotrope . El diagrama ilustra cómo las varias fases de un heteroazeotrope son relacionadas.

Heteroazeotropes es siempre mezclas de ebullición del mínimo.

Desviación de la ley de Raoult

La ley de Raoult predice las presiones de vapor de las mezclas ideales en función de cociente de composición. En las mezclas del general solamente de solventes químicamente similares, tales como heptano '' n '' - el hexano con el '' n '' -, formar las mezclas casi ideales que vienen cerca de obedecer ley de Raoult. Las combinaciones solventes que pueden formar azeotropos son siempre nonideal, y pues tales ellos se desvían de ley de Raoult.

El diagrama a la derecha ilustra la presión de vapor total de tres mezclas hipotéticas de los componentes, X, y Y. La temperatura a través del diagrama se asume para ser constante.

El rastro de centro es una línea recta, que es lo que predice la ley de Raoult para una mezcla ideal. El rastro superior ilustra una mezcla nonideal que tenga una desviación positiva de la ley de Raoult, donde está mayor la presión de vapor combinada total de componentes, X y Y, que qué es predicha por ley de Raoult. El rastro superior se desvía suficientemente que hay un punto en la curva donde está horizontal su tangente . Siempre que una mezcla tenga una desviación positiva y tenga un punto en el cual la tangente sea horizontal, la composición en ese punto es un azeotropo positivo. En ese punto la presión de vapor total está en un máximo. Asimismo el rastro inferior ilustra una mezcla nonideal que tenga una desviación negativa de la ley de Raoult, y en la composición donde está horizontal la tangente al rastro hay un azeotropo negativo. Éste es también el punto donde está mínima la presión de vapor total.

dependencia de la Temperatura-presión

Para los rastros de la tapa y de la parte inferior, el punto de la temperatura del azeotropo es la temperatura constante elegida para el gráfico. Si se controla la presión ambiente para ser igual a la presión de vapor total en la mezcla azeotrópica, después la mezcla hervirá en esta temperatura fija.

La presión de vapor de ambos líquidos puros así como mezclas es una función sensible de la temperatura. En general, la presión de vapor de un líquido aumenta casi exponencial en función de temperatura. Si el gráfico fue tramado nuevamente para una diversa temperatura fija, después la presión de vapor total en la composición azeotrópica cambiará ciertamente, pero es también posible que la composición en la cual el azeotropo ocurre cambiará también. Esto implica que la composición de un azeotropo es afectada por la presión elegida en cuál para hervir la mezcla. La destilación se hace ordinariamente en la presión atmosférica, pero con el equipo apropiado es posible realizar la destilación en una gran variedad de presiones, sobre y debajo de la presión atmosférica.

Separación de componentes del azeotropo

La destilación es una de las herramientas primarias que los ingenieros químicos utilizan para separar mezclas en sus componentes. Porque la destilación no puede separar los componentes de un azeotropo, la separación de mezclas azeotrópicas (también llamadas azeotropo del que rompe ) es un asunto del considerable interés. Una más razón de peso para creer que los azeotropos no son compuestos está, según lo discutido en la sección pasada, que la composición de un azeotropo se puede afectar por la presión. Poner en contraste eso con un compuesto verdadero, el dióxido de carbono por ejemplo, que es dos topos de oxígeno para cada topo del carbón no importa qué la presión el gas se observa en. Que la composición azeotrópica se puede afectar por la presión sugiere los medios por los cuales tal mezcla puede ser separada.

Destilación del oscilación de la presión

Un azeotropo hipotético de componentes X y Y se demuestra en el diagrama a la derecha. Se demuestran dos diagramas, uno en la presión baja y uno en la alta presión. La composición del azeotropo es substancialmente diferente entre los diagramas de la presión del cielo y tierra. La meta es separar Y en tan arriba una concentración como sea posible a partir de el punto, A. En la presión baja, es posible por la destilación progresiva alcanzar un destilado en el punto, B, que está en el mismo lado del azeotropo que el A. Si ese destilado se expone a la alta presión, hierve en el punto, C. De C, por la destilación progresiva es posible alcanzar un destilado en el punto, D, que está en el mismo lado del azeotropo de alta presión que la C. Si ese destilado entonces se expone otra vez a la presión baja, hierve en el punto, E, que está en el enfrente del lado de del azeotropo de la presión baja como A. Tan por medio de los oscilaciones de la presión era posible cruzar encima el azeotropo de la presión baja.

Cuando la solución se hierve en el punto, E, el destilado es más pobre en Y que el punto E. Esto significa que el residuo está hecho más rico en Y que el punto E. Las destilaciones de hecho progresivas pueden dar lugar a un residuo que sea tan rico en Y como usted tiene gusto.

Una mezcla de agua del 5% con el tetrahidrofurano del 95% es un ejemplo de un azeotropo que se pueda separar económicamente usar un oscilación de la presión - un oscilación en este caso entre 1 atmósfera y 8 atmósferas . Por el contrario la composición del azeotropo del agua/del etanol discutido anterior no es bastante afectada por la presión para ser separado fácilmente usar oscilaciones de la presión. El ciclohexano bastante se agrega al azeotropo del agua/del etanol para dedicar toda la agua en el azeotropo ternario. Cuando la mezcla entonces se hierve, el azeotropo vaporiza dejar un residuo integrado casi enteramente por exceso del etanol.

El cloruro de calcio anhidro se utiliza como desecativo para secar una gran variedad de solventes puesto que es barato y no reacciona con la mayoría de los solventes no acuosos . El cloroformo es un ejemplo de un solvente que se pueda secar con eficacia usar el cloruro de calcio.

Ejemplos de azeotropos

Las proporciones están por peso.
Ácido nítrico (el 68%)/agua, ebulliciones en 120.5°C en 1 atmósfera (azeotropo negativo)
perclórico ácido (28.4%)/agua, ebulliciones en 203°C (azeotropo negativo)
hidrofluórico ácido (35.6%)/agua, ebulliciones en 111.35°C (azeotropo negativo)
etanol ()/agua, ebulliciones del 96% en 78.1°C
sulfúrico ácido (98.3%)/agua, ebulliciones en 338°C
Acetona /metanol /forma del cloroformo un azeotropo de ebullición del intermedio (silla de montar)
dietílico éter ()/ Halothane (el 66%) del 33% una mezcla una vez de uso general en la anestesia .
El benceno /la hexafluorobencina forma un azeotropo binario doble.

Ver el azeotropo (datos) para las tablas de muchos más azeotropos.

Ver también

Destilación azeotrópica
Azeotropo (datos)
eutéctico
Destilación de la hornada
Heteroazeotrope
Ebullómetro
Curva del residuo

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