Che cos'è un azeotropio?
Un azeotropio è una miscela di due o più sostanze chimiche in soluzione che non può essere separata dai processi di distillazione di base perché condividono un punto di ebollizione e un punto di vaporizzazione comuni. Quando un azeotropo viene riscaldato o bollito, i prodotti chimici si convertono tutti in uno stato gassoso in uguali quantità e vengono talvolta definiti miscele di ebollizione costanti. Gli azeotropi possono essere difficili da realizzare perché le concentrazioni di ciascuna sostanza chimica devono essere bilanciate con precisione e la loro densità, il punto iniziale di ebollizione e la tensione superficiale devono essere entro un intervallo che può essere portato a un livello di equilibrio nella soluzione.
È più probabile che si formino miscele azeotropiche se i precursori chimici presentano punti di ebollizione vicini l'uno all'altro. Anche i prodotti chimici con diverse polarità elettriche o cariche ioniche sono attratti l'uno dall'altro per formare questo tipo di miscela. Diversi tipi di solventi si uniranno naturalmente agli azeotropi a causa di queste condizioni e, pertanto, devono essere tenuti accuratamente separati durante i processi industriali.
Nell'industria, l'zeotropio ha valore perché è una miscela di sostanze chimiche in soluzione e non un composto in cui quelle sostanze chimiche presentano forti legami molecolari che non si rompono facilmente. Ciò, quindi, consente di progettare un azeotropio in cui il contenuto è costituito da una sostanza chimica infiammabile e non infiammabile che dimostra complessivamente caratteristiche non infiammabili. Poiché le sostanze chimiche non si separano durante l'evaporazione, le fuoriuscite non determineranno condizioni di incendio pericolose.
I solventi infiammabili fanno spesso parte delle miscele azeotropiche perché possono essere utilizzati e quindi distillare il liquido per recuperare il solvente e lasciare indietro i contaminanti. Il processo evita il rischio di incendio e inquinamento atmosferico da parte del solvente poiché è legato al componente non infiammabile dell'zeotropio. L'esempio più comune di questo tipo di azeotropio solvente è l'zeotropio binario di etanolo-acqua. Normalmente, l'acqua bolle a 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius) e l'etanolo a 172,94 ° Fahrenheit (78,3 ° Celsius), ma in una concentrazione di etanolo al 95% e 5% di acqua, entrambe bollono a 172,76 ° Fahrenheit (78,2 ° Celsius) . Questo tipo di miscela viene anche definita azeotropio minimo di ebollizione, in quanto il nuovo punto di ebollizione per entrambi i componenti è inferiore a quello di quello che era originariamente.
Un comune azeotropo di metanolo che è una miscela di tre sostanze chimiche, noto come azeotropo ternario, contiene metanolo, acetonitrite e acqua in concentrazioni rispettivamente del 52%, 44% e 4%. Combinati, hanno un punto di ebollizione tra 149 ° e 158 ° Fahrenheit (65 ° a 70 ° Celsius), che è il più vicino al punto di ebollizione naturale del metanolo a 148,1 ° Fahrenheit (64,5 ° Celsius). Questa particolare miscela viene utilizzata nel riciclaggio dei solventi e nel processo di laboratorio della cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC).