Was ist ein Azeotrop?
Ein Azeotrop ist eine Mischung aus zwei oder mehr Chemikalien in Lösung, die nicht durch basische Destillationsverfahren getrennt werden können, da sie einen gemeinsamen Siedepunkt und Verdampfungspunkt haben. Wenn ein Azeotrop erhitzt oder gekocht wird, gehen alle Chemikalien in gleichen Mengen in einen gasförmigen Zustand über und werden manchmal als konstant siedende Gemische bezeichnet. Es kann schwierig sein, Azeotrope herzustellen, da die Konzentrationen jeder Chemikalie genau ausgewogen sein müssen und deren Dichte, Anfangssiedepunkt und Oberflächenspannung in einem Bereich liegen müssen, der in der Lösung auf ein Gleichgewicht gebracht werden kann.
Die Bildung von azeotropen Gemischen ist wahrscheinlicher, wenn die Vorläuferchemikalien Siedepunkte aufweisen, die nahe beieinander liegen. Es ist auch wahrscheinlicher, dass Chemikalien mit unterschiedlichen elektrischen Polaritäten oder ionischen Ladungen zur Bildung dieser Art von Gemisch voneinander angezogen werden. Aufgrund dieser Bedingungen bilden sich auf natürliche Weise verschiedene Arten von Lösungsmitteln zu Azeotropen, die daher bei industriellen Prozessen sorgfältig voneinander getrennt werden müssen.
In der Industrie hat das Azeotrop einen Wert, da es eine Mischung von Chemikalien in Lösung ist und keine Verbindung, bei der diese Chemikalien starke molekulare Bindungen aufweisen, die nicht leicht aufgebrochen werden können. Dies ermöglicht es daher, ein Azeotrop zu entwerfen, bei dem der Inhalt aus einer brennbaren und einer nicht brennbaren Chemikalie besteht, die insgesamt nicht brennbare Eigenschaften aufweisen. Da sich die Chemikalien während des Verdampfens nicht abscheiden, führt das Verschütten nicht zu gefährlichen Brandbedingungen.
Entzündbare Lösungsmittel sind oft Teil von azeotropen Gemischen, da sie verwendet werden können und dann die Flüssigkeit destilliert werden kann, um das Lösungsmittel zurückzugewinnen und Verunreinigungen zurückzulassen. Das Verfahren vermeidet die Gefahr von Feuer und Luftverschmutzung durch das Lösungsmittel, da es an die nicht brennbare Komponente des Azeotrops gebunden ist. Das häufigste Beispiel für diese Art von Lösungsmittel-Azeotrop ist das binäre Ethanol-Wasser-Azeotrop. Normalerweise kocht Wasser bei 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius) und Ethanol bei 172,94 ° Fahrenheit (78,3 ° Celsius). In einer Konzentration von 95% Ethanol und 5% Wasser kochen beide bei 172,76 ° Fahrenheit (78,2 ° Celsius). . Diese Art der Mischung wird auch als Mindestsiedeazeotrop bezeichnet, da der neue Siedepunkt für beide Bestandteile unter dem ursprünglichen liegt.
Ein übliches Methanol-Azeotrop, bei dem es sich um ein Gemisch aus drei Chemikalien handelt, das als ternäres Azeotrop bezeichnet wird, enthält Methanol, Acetonitrit und Wasser in Konzentrationen von 52%, 44% bzw. 4%. Zusammen haben sie einen Siedepunkt zwischen 149 ° und 158 ° Fahrenheit (65 ° bis 70 ° Celsius), der dem natürlichen Siedepunkt von Methanol bei 148,1 ° Fahrenheit (64,5 ° Celsius) am nächsten kommt. Diese spezielle Mischung wird im Lösungsmittelrecycling und im Laborverfahren der Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) verwendet.