Co to jest azeotrop?
Azeotrop to mieszanina dwóch lub więcej chemikaliów w roztworze, których nie można oddzielić w podstawowych procesach destylacji, ponieważ mają one wspólną temperaturę wrzenia i temperaturę parowania. Gdy azeotrop jest ogrzewany lub gotowany, wszystkie chemikalia przekształcają się w stan gazowy w równych ilościach, a czasami są one nazywane mieszaninami o stałej temperaturze wrzenia. Azeotropy mogą być trudne do wykonania, ponieważ stężenia każdej substancji chemicznej muszą być dokładnie zrównoważone, a ich gęstość, początkowa temperatura wrzenia i napięcie powierzchniowe muszą mieścić się w zakresie, który można doprowadzić do poziomu równowagi w roztworze.
Tworzenie się mieszanin azeotropowych jest bardziej prawdopodobne, jeśli chemikalia będące prekursorami mają zbliżone do siebie temperatury wrzenia. Chemikalia o różnych polaryzacjach elektrycznych lub ładunkach jonowych są również bardziej przyciągane do siebie, tworząc tego rodzaju mieszaninę. Ze względu na te warunki kilka rodzajów rozpuszczalników w naturalny sposób połączy się w azeotropy, dlatego też muszą być starannie oddzielone podczas procesów przemysłowych.
W przemyśle azeotrop ma wartość, ponieważ jest mieszaniną chemikaliów w roztworze, a nie związkiem, w którym te chemikalia wykazują silne wiązania molekularne, które nie są łatwo łamane. Umożliwia to zatem zaprojektowanie azeotropu, w którym zawartość składa się z łatwopalnej i niepalnej substancji chemicznej, która ogólnie wykazuje właściwości niepalne. Ponieważ chemikalia nie rozdzielają się podczas parowania, wycieki nie spowodują niebezpiecznych warunków pożarowych.
Rozpuszczalniki łatwopalne są często częścią mieszanin azeotropowych, ponieważ można je stosować, a następnie ciecz destylowaną w celu odzyskania rozpuszczalnika i pozostawienia zanieczyszczeń. Proces ten pozwala uniknąć ryzyka pożaru i zanieczyszczenia powietrza przez rozpuszczalnik, ponieważ wiąże się on z niepalnym składnikiem azeotropu. Najczęstszym przykładem tego typu azeotropu rozpuszczalnikowego jest azeotrop binarny etanol-woda. Zwykle woda wrze w temperaturze 212 ° Fahrenheita (100 ° Celsjusza), a etanolu w 172,94 ° Fahrenheita (78,3 ° Celsjusza), ale w stężeniu 95% etanolu i 5% wody, oba gotują się w 172,76 ° Fahrenheita (78,2 ° Celsjusza) . Ten rodzaj mieszaniny jest również określany jako minimalna temperatura wrzenia azeotropu, ponieważ nowy punkt wrzenia dla obu składników jest niższy niż pierwotnie.
Powszechny azeotrop metanolowy, który jest mieszaniną trzech chemikaliów, znanych jako azeotrop trójskładnikowy, zawiera metanol, acetonitryt i wodę w stężeniach odpowiednio 52%, 44% i 4%. Łącznie mają one temperaturę wrzenia od 149 ° C do 158 ° Fahrenheita (65 ° do 70 ° Celsjusza), która jest najbliższa naturalnej temperaturze wrzenia metanolu przy 148,1 ° Fahrenheita (64,5 ° Celsjusza). Ta konkretna mieszanina jest stosowana w recyklingu rozpuszczalników i laboratoryjnym procesie wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC).