Αζεότροπα ελάχιστου βρασμού ή αρνητικό αζεότροπο

Ένας συνδυασμός συνεχούς σημείου βρασμού, επίσης γνωστός ως αζεότροπο, είναι ένα μείγμα που περιλαμβάνει δύο ή περισσότερα υγρά των οποίων οι αναλογίες δεν μπορούν να ρυθμιστούν ή να τροποποιηθούν με απλή απόσταξη. Κάθε φορά που ένα αζεότροπο βράζεται, ο ατμός περιέχει τις ίδιες αναλογίες συστατικών με τον άβραστο συνδυασμό. Τα αζεότροπα είναι επίσης γνωστά ως συνδυασμοί σταθερού σημείου βρασμού αφού η σύνθεσή τους παραμένει πανομοιότυπη μετά την απόσταξη. Πολλά αζεότροπα που περιέχουν τρεις ή περισσότερες ενώσεις είναι γνωστά ως ορισμένα αζεοτροπικά μείγματα ζευγών ενώσεων. Η κλασματική απόσταξη δεν θα είναι σε θέση να διακρίνει τα συστατικά σε αυτήν την κατάσταση. Τα αζεότροπα ελάχιστου βρασμού και τα αζεότροπα μέγιστου βρασμού είναι οι δύο ποικιλίες αζεότροπων.

Ελάχιστο αζεοτροπικό σημείο βρασμού ή αρνητική σημασία αζεοτρόπων

Τα αρνητικά αζεότροπα είναι αζεοτροπικά μείγματα που επιδεικνύουν σημαντική αρνητική απόκλιση από το νόμο του Raoult σε μια συγκεκριμένη σύνθεση. Έχουν σημεία βρασμού που είναι μεγαλύτερα από αυτά των συστατικών τους. Είναι επίσης γνωστά ως αζεότροπα μέγιστου βρασμού εξαιτίας αυτού. Το σημείο βρασμού αυτών των μιγμάτων είναι το μεγαλύτερο και η τάση ατμών είναι η χαμηλότερη. Ένα αρνητικό αζεότροπο είναι, για παράδειγμα, ένας αζεοτροπικός συνδυασμός υδροχλωρίου και νερού. Υποδεικνύει μια σημαντική απόκλιση από το νόμο του Raoult.

Χρήσεις αζεοτρόπων

Τα αζεότροπα χρησιμοποιούνται με τους εξής τρόπους:

1. Χρησιμοποιείται κυρίως ως αναφορά σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της χρωματογραφίας, του αισθητήρα και της αξιολόγησης στηλών.
2. Χρησιμοποιείται επίσης για την απομόνωση των συστατικών των ζεοτροπικών μειγμάτων. Είναι δύσκολο να διαχωριστούν τα συστατικά του οξικού οξέος και του νερού, για παράδειγμα. Όταν ο οξικός αιθυλεστέρας αντιδρά με το νερό, δημιουργεί αζεότροπα. Βράζει σε θερμοκρασία 70,4°C. Έτσι, με την εισαγωγή μικροσκοπικών ποσοτήτων οξικού αιθυλεστέρα σε αυτόν τον συνδυασμό οξικού οξέος και νερού, τα αζεότροπα που παράγονται, δηλαδή ο οξικός αιθυλεστέρας και το νερό, μπορούν να αποσταχθούν, αφήνοντας περίπου καθαρό οξικό οξύ εκεί στη φιάλη απόσταξης. Επειδή το οξικό οξύ έχει σημείο βρασμού 118,1°C, μένει πίσω στη φιάλη απόσταξης.

Νότες αζεοτρόπων ελάχιστου βρασμού

Τα αζεότροπα ελάχιστου βρασμού είναι αυτά που βράζουν σε χαμηλότερη θερμοκρασία από το σημείο βρασμού οποιουδήποτε συστατικού στην παρθένα κατάστασή του, συμπεριλαμβανομένων 95,5% αιθυλικής αλκοόλης και 4,5% νερού κατά μάζα. Φαίνεται ότι υπάρχει ένα ενδιάμεσο μείγμα για ρευστά θετικής απόκλισης στο οποίο η τάση ατμών του υγρού του διαλύματος είναι η μεγαλύτερη και το σημείο βρασμού είναι το χαμηλότερο. Το διάλυμα αποστάζει σε σταθερή θερμοκρασία χωρίς μεταβολή στη συγκέντρωση σε αυτή τη σύνθεση. Ο όρος «αζεότροπο ελάχιστου βρασμού» αναφέρεται σε αυτό το είδος διαλύματος. Ένα αζεότροπο ελάχιστου βρασμού είναι μια μη δυαδική λύση με θετική απόκλιση.

Ως αποτέλεσμα, τα ακόλουθα είναι τα βασικά σημεία σχετικά με τα αζεοτροπικά μείγματα:

1. Υπάρχει μόνο μία διαλυμένη ουσία και ένας μόνο διαλύτης σε αυτά τα δυαδικά διαλύματα. Με την αζεοτροπική αιθυλική αλκοόλη, για παράδειγμα, η αιθυλική αλκοόλη συνδυάζεται με νερό.
2. Όπως σε ένα αζεοτροπικό μείγμα, τόσο η διαλυμένη ουσία όσο και ο διαλύτης παραμένουν υγρά. Τόσο η αιθυλική αλκοόλη όσο και το νερό, για παράδειγμα, καταναλώνονται σε υγρή κατάσταση σε αζεοτροπικό συνδυασμό.
3. Τα αζεότροπα σχηματίζονται με συνδυασμό μιας διαλυμένης ουσίας με έναν διαλύτη σε μια τέτοια σύνθεση. Μέσα σε έναν αζεοτροπικό συνδυασμό αιθυλικής αιθανόλης και απεσταγμένου νερού, για παράδειγμα, συνδυάζονται 96 τοις εκατό αιθυλική αλκοόλη και 4% υγρό.
4. Σε σταθερή θερμοκρασία, ένα αζεοτροπικό μικτό διάλυμα βράζει. Ο αζεοτροπικός συνδυασμός αιθυλικής αλκοόλης (96%) και γλυκού νερού (4%), για παράδειγμα, βράζεται στους 78,10 C.
5. Η κλασματική απόσταξη δεν μπορεί να διαχωρίσει τα στοιχεία ενός αζεοτροπικού μείγματος. Το αζεοτροπικό διάλυμα που περιέχει νερό και αιθανόλη βράζεται στους 78,10C. Η διαδικασία απόσταξης δεν μπορεί να το χωρίσει επειδή η μοριακή συγκέντρωση της αιθυλικής αλκοόλης ήταν η ίδια στο στάδιο του ατμού και του υγρού. Η μοριακή συγκέντρωση του νερού είναι επίσης η ίδια στις φάσεις ατμού και υγρής.

Συμπέρασμα

Τα αζεότροπα είναι μείγματα με την ίδια συγκέντρωση τόσο στην υγρή όσο και στην αέρια φάση. Είναι σε αντίθεση με τις τέλειες λύσεις, στις οποίες ένα στοιχείο είναι συχνά πιο πτητικό από ένα άλλο. Η απόσταξη είναι ένα στοιχείο μεθόδου σε αυτή την περίπτωση. Όταν ένας συνδυασμός παράγει ένα αζεότροπο, οι αναλογίες ατμού και υγρού είναι ίσες, απαγορεύοντας τον διαχωρισμό χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο. Όταν έχουμε να κάνουμε με συνδυασμούς, η κλασματική απόσταξη ή η επαναλαμβανόμενη απόσταξη σε φάσεις, χρησιμοποιείται συνήθως για τον διαχωρισμό των συστατικών από τα διαλύματα. Το πολύ πιο πτητικό συστατικό εξατμίζεται και διατηρείται χωριστά, ενώ το συστατικό με το χαμηλότερο σημείο βρασμού παραμένει στο δοχείο απόσταξης, δίνοντας δύο καθαρά, διακριτά διαλύματα.