Wat is een azeotroop?
Een azeotroop is een mengsel van twee of meer chemicaliën in oplossing die niet kunnen worden gescheiden door basale destillatieprocessen omdat ze een gemeenschappelijk kookpunt en verdampingspunt delen. Wanneer een azeotroop wordt verwarmd of gekookt, worden de chemicaliën allemaal in gelijke hoeveelheden omgezet in een gasvormige toestand en worden ze soms aangeduid als constant kokende mengsels. Azeotropen kunnen moeilijk te maken zijn omdat de concentraties van elke chemische stof nauwkeurig moeten worden uitgebalanceerd en hun dichtheid, initieel kookpunt en oppervlaktespanning binnen een bereik moeten zijn dat op een niveau van evenwicht in de oplossing kan worden gebracht.
De vorming van azeotrope mengsels is waarschijnlijker als de precursorchemicaliën kookpunten hebben die dicht bij elkaar liggen. Chemicaliën met verschillende elektrische polariteiten of ionische ladingen zijn ook meer waarschijnlijk aangetrokken tot elkaar om dit type mengsel te vormen. Verschillende soorten oplosmiddelen zullen door deze omstandigheden van nature in azeotropen samenkomen en ze moeten daarom tijdens industriële processen zorgvuldig gescheiden worden gehouden.
In de industrie heeft de azeotroop waarde omdat het een mengsel van chemicaliën in oplossing is en geen verbinding waarbij die chemicaliën sterke moleculaire bindingen vertonen die niet gemakkelijk worden verbroken. Dit maakt het daarom mogelijk om een azeotroop te ontwerpen waarvan het gehalte bestaat uit een ontvlambare en een niet-ontvlambare chemische stof die in het algemeen niet-ontvlambare eigenschappen vertoont. Aangezien de chemicaliën niet scheiden tijdens verdamping, zullen morsen niet leiden tot gevaarlijke brandomstandigheden.
Ontvlambare oplosmiddelen maken vaak deel uit van azeotrope mengsels omdat ze kunnen worden gebruikt en vervolgens de vloeistof wordt gedestilleerd om het oplosmiddel te winnen en verontreinigingen achter te laten. Het proces vermijdt het risico van brand en luchtvervuiling door het oplosmiddel, omdat het gebonden is aan de niet-brandbare component van de azeotroop. Het meest gebruikelijke voorbeeld van dit type azeotroop met oplosmiddel is de binaire azeotroop met ethanol en water. Normaal kookt water op 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius) en ethanol op 172,94 ° Fahrenheit (78,3 ° Celsius), maar in een concentratie van 95% ethanol en 5% water koken ze allebei op 172,76 ° Fahrenheit (78,2 ° Celsius) . Dit type mengsel wordt ook aangeduid als een azeotroop met een minimum kookpunt, vanwege het feit dat het nieuwe kookpunt voor beide bestanddelen lager is dan wat het oorspronkelijk was.
Een gebruikelijke methanol-azeotroop, een mengsel van drie chemicaliën, bekend als een ternaire azeotroop, bevat methanol, acetonitriet en water in concentraties van respectievelijk 52%, 44% en 4%. Gecombineerd hebben ze een kookpunt tussen 149 ° tot 158 ° Fahrenheit (65 ° tot 70 ° Celsius), dat het dichtst ligt bij het natuurlijke kookpunt van methanol bij 148,1 ° Fahrenheit (64,5 ° Celsius). Dit specifieke mengsel wordt gebruikt bij de recycling van oplosmiddelen en het laboratoriumproces van hogedrukvloeistofchromatografie (HPLC).