共沸混合物とは何ですか？

共沸混合物は、一般的な沸点と蒸発点を共有するため、基本的な蒸留プロセスでは分離できない溶液中の2つ以上の化学物質の混合物です。 共沸混合物が加熱または煮沸されると、化学物質はすべて等しい量で気体状態に変換され、一定沸点混合物と呼ばれることもあります。 共沸混合物は、各化学物質の濃度を正確にバランスさせる必要があり、それらの密度、初期沸点、および表面張力が溶液内で平衡レベルに達することができる範囲内にある必要があるため、作成が困難です。

前駆体化学物質が互いに近い沸点を持っている場合、共沸混合物の形成がより起こりやすい。 異なる電気極性またはイオン電荷を持つ化学物質も、このタイプの混合物を形成するために互いに引き寄せられる可能性が高くなります。 これらの条件のために、いくつかのタイプの溶媒が自然に共沸混合物に結合するため、工業プロセスでは慎重に分離する必要があります。

産業界では、共沸混合物は溶液中の化学物質の混合物であり、それらの化学物質が容易に破壊されない強い分子結合を示す化合物ではないため、価値があります。 したがって、これにより、全体が不燃性の特性を示す可燃性および不燃性の化学物質で構成される共沸混合物を設計することができます。 蒸発中に化学物質が分離しないため、流出しても危険な火災状態にはなりません。

可燃性溶媒は使用できるため共沸混合物の一部であることが多く、その後、液体を蒸留して溶媒を回収し、汚染物質を残します。 このプロセスは、共沸混合物の不燃性成分に結合しているため、溶剤による火災や大気汚染のリスクを回避します。 このタイプの溶媒共沸混合物の最も一般的な例は、エタノールと水の共沸混合物です。 通常、水は華氏212°（摂氏100°）で沸騰し、エタノールは華氏172.94°（摂氏78.3°）で沸騰しますが、95％のエタノールと5％の水では、どちらも華氏172.76°（摂氏78.2°）で沸騰します。 このタイプの混合物は、両方の成分の新しい沸点が元の沸点よりも低いため、最小共沸混合物とも呼ばれます。

3成分共沸混合物として知られている3つの化学物質の混合物である一般的なメタノール共沸混合物には、それぞれ52％、44％、および4％の濃度でメタノール、アセトニトリル、および水が含まれています。 合わせて、それらは華氏149°から158°（摂氏65°から70°）の沸点を持ち、これは華氏148.1°（摂氏64.5°）のメタノールの自然沸点に最も近いものです。 この特定の混合物は、溶媒リサイクルおよび高速液体クロマトグラフィー（HPLC）の実験室プロセスで使用されます。