Ετερογενή και Ομογενή Αζεότροπα

Ομογενή και ετερογενή είναι οι δύο τύποι αζεοτρόπων. Τα ομοιογενή αζεότροπα είναι αναμίξιμα υγρά. Τα ετερογενή αζεότροπα είναι υγρά που δεν αναμειγνύονται. Τα ετερογενή αζεότροπα σχηματίζονται μέσω δύο υγρών φάσεων μετά τη διαδικασία της συμπύκνωσης. Έτσι, αυτά τα αζεότροπα έχουν υψηλό σημείο βρασμού.

Για τα ομοιογενή αζεότροπα, υπάρχουν δύο μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό αυτών των αζεοτρόπων:αιώρηση πίεσης και εκχυλιστική απόσταξη. Η διαφορά μεταξύ των αζεοτρόπων και άλλων χημικών ενώσεων/μειγμάτων είναι ότι τα αζεοτρόπα διατηρούν τη χημική τους σύνθεση κατά τη διάρκεια και μετά την απόσταξη. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με άλλες ουσίες που ονομάζονται ζωοτρόπες. Αυτό συνεπάγεται ότι το υγρό που χρησιμοποιείται στη διαδικασία απόσταξης και ο ατμός έχουν τις ίδιες χημικές ιδιότητες. Για το λόγο αυτό, μια απλή διαδικασία απόσταξης δεν θα βοηθήσει στον διαχωρισμό των συστατικών και ως εκ τούτου, πρέπει να χρησιμοποιηθούν άλλες μέθοδοι.

Διαφορετικοί τύποι αζεοτρόπων

Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους τα αζεότροπα μπορούν να ταξινομηθούν, για παράδειγμα με βάση τη σύνθεση – ομοιογενή ή ετερογενή. Τα ομοιογενή αζεότροπα είναι εκείνες οι ουσίες που είναι αναμίξιμες ενώ οι τελευταίες είναι μη αναμίξιμες και χωρίζονται σε διαφορετικά στρώματα.

Ένας άλλος τρόπος ταξινόμησης των αζεότροπων είναι σε θετικά και αρνητικά αζεότροπα.

Αυτά των οποίων τα σημεία βρασμού είναι χαμηλότερα από τα σημεία βρασμού των συστατικών τους ονομάζονται θετικά αζεότροπα. Αυτά τα αζεότροπα δείχνουν επίσης μια τεράστια θετική απόκλιση από το νόμο του Raoult.

Από την άλλη πλευρά, αρνητικά αζεότροπα είναι εκείνα των οποίων τα σημεία βρασμού είναι υψηλότερα από αυτά των συστατικών τους. Αυτά δείχνουν μια τεράστια αρνητική απόκλιση από το νόμο του Raoult.

Ο νόμος του Raoult δηλώνει ότι σε μια ιδανική λύση, οι διαμοριακές δυνάμεις που δρουν μεταξύ ανόμοιων μορίων είναι οι ίδιες με αυτές μεταξύ παρόμοιων μορίων. Αυτό σημαίνει ότι εάν η πίεση ατμών εφαρμόζεται σε οποιοδήποτε μέρος διαλύτη ενός διαλύματος, θα είναι ίση με την πίεση που εφαρμόζεται σε έναν καθαρό διαλύτη σε παρόμοιες θερμοκρασίες που κλιμακώνονται από το μοριακό κλάσμα του διαλύτη.

Μπορούμε επίσης να ταξινομήσουμε τα αζεότροπα ως δυαδικά ή τριμερή. Τα δυαδικά αζεότροπα είναι εκείνα τα μείγματα με δύο μόνο συστατικά, όπως η αιθανόλη και το νερό. Τριμερή αζεότροπα είναι εκείνα τα αζεότροπα που έχουν τρία συστατικά μέσα τους, όπως ένα μείγμα χλωροφορμίου, μεθανόλης και ακετόνης.

Παραδείγματα

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα αζεοτρόπων που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία σήμερα και επίσης μερικά που απαντώνται στη φύση. Ένα από αυτά είναι ένα διάλυμα αιθανόλης και νερού. Αν βράσουμε ένα μείγμα 60% αιθανόλης με νερό, θα πάρουμε ατμό 60% αιθανόλης με νερό. Αυτό το αζεότροπο θα είναι επίσης ομοιογενές καθώς οι αλκοόλες και το νερό είναι αναμίξιμα.

Ένα άλλο είδος αζεοτρόπου είναι αυτό του χλωροφορμίου και του νερού. Ωστόσο, αυτό το είδος μείγματος είναι ένα ετερογενές αζεότροπο. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί όταν αναμειγνύουμε αυτά τα δύο υγρά, σχηματίζουν δύο στρώματα, το ανώτερο στρώμα αποτελείται κυρίως από νερό και μια μικρή ποσότητα χλωροφορμίου, και αντίστροφα στην επόμενη στρώση. Το σημείο βρασμού αυτού του μείγματος παρατηρείται ότι είναι χαμηλότερο από εκείνο του σημείου βρασμού είτε του νερού είτε του χλωροφορμίου.

Διαφορά μεταξύ ετερογενών και ομοιογενών αζεοτρόπων

Η κύρια διαφορά μεταξύ ομογενών και ετερογενών αζεοτρόπων είναι ότι ένα ομοιογενές αζεότροπο έχει μόνο μία φάση σε όλο το διάλυμα ενώ ένα ετερογενές αζεότροπο έχει περισσότερες από μία φάσεις και το καθένα είναι ξεχωριστό.

Για ομοιογενή αζεότροπα, η σύνθεση είναι σταθερή σε όλο το μείγμα και έτσι υπάρχει μόνο μία τέτοια περιοχή. Αυτό συμβαίνει γιατί είναι ομοιόμορφο σε όλη τη σύνθεσή του.

Από την άλλη πλευρά, σε ένα ετερογενές αζεότροπο, διαφορετικά μέρη έχουν διαφορετικές συνθέσεις, γι' αυτό υπάρχουν περισσότερες από μία φάσεις σε αυτό.

Σε ένα μείγμα αλατιού και νερού, οι ανώτερες περιοχές έχουν τις ίδιες αναλογίες σύνθεσης αλατιού και νερού με τις κατώτερες μερίδες – παράδειγμα ομοιογενούς αζεοτρόπου.

Από την άλλη πλευρά, σε ένα μείγμα άμμου και νερού, η αναλογία της άμμου είναι πολύ μεγαλύτερη στο κάτω μέρος παρά στην κορυφή και αντίστροφα για το νερό – παράδειγμα ετερογενούς αζεοτροπίου.

Συμπέρασμα

Τα αζεότροπα είναι μείγματα δύο ή περισσότερων υγρών που έχουν σταθερό σημείο βρασμού και μοιράζονται τα ίδια συστατικά με τη μορφή ατμού τους. Για το λόγο αυτό, τα αζεότροπα δεν μπορούν να διαχωριστούν με απλή μέθοδο απόσταξης και χρειάζονται αλλαγές πίεσης σε πολλαπλούς θαλάμους απόσταξης ή προσθήκη επιπλέον συστατικών σε ένα μείγμα πριν από το διαχωρισμό.

Το παραπάνω άρθρο έχει μιλήσει λεπτομερώς για τα αζεότροπα, και έχει επίσης αναφέρει πώς μπορούμε να ταξινομήσουμε τα αζεότροπα σε διάφορες κατηγορίες και μερικά από τα παραδείγματα διαφορετικών αζεοτρόπων, όπως τα μείγματα αιθυλικής αλκοόλης και νερού ή χλωροφόρμιο και νερό.