Azeotrop - Azeotrope

Allotrop ile karıştırılmamalıdır .

Azeotropik davranış gösteren 2-propanol /suyun buhar-sıvı dengesi

Bir azeotrop ( / ə z Ben bir ə ˌ t r oʊ p / ) ya da bir nokta karışımının kaynama sabit a, karışım oranları, basit ile değiştirilmiş ya da değiştirilemez iki veya daha fazla sıvının damıtma . Bunun nedeni, bir azeotrop kaynatıldığında, buharın, kaynatılmamış karışımla aynı oranda bileşen içermesidir. Bileşimleri damıtma ile değişmediğinden, azeotroplara (özellikle eski metinlerde) sabit kaynama noktalı karışımlar da denir .

Bileşik çiftlerinin bazı azeotropik karışımları bilinmektedir ve üç veya daha fazla bileşiğin birçok azeotropu da bilinmektedir. Böyle bir durumda bileşenleri fraksiyonel damıtma ile ayırmak mümkün değildir. İki tür azeotrop vardır: minimum kaynama azeotrop ve maksimum kaynama azeotrop. Raoult yasasından daha fazla pozitif sapma gösteren bir çözüm , belirli bir bileşimde minimum kaynama azeotropu oluşturur. Örneğin, fraksiyonel damıtma üzerine bir etanol- su karışımı ( şekerlerin fermantasyonu ile elde edilir ), en fazla %97,2 (hacimce) etanol içeren bir çözelti verir. Bu bileşim elde edildikten sonra sıvı ve buhar aynı bileşime sahiptir ve daha fazla ayrılma gerçekleşmez. Raoult yasasından büyük negatif sapma gösteren bir çözüm, belirli bir bileşimde maksimum kaynama azeotropu oluşturur. Nitrik asit ve su, bu azeotrop sınıfının bir örneğidir. Bu azeotrop, 393,5 K (120.4 °C) kaynama noktasına sahip, kütlece % 68 nitrik asit ve %32 sudan oluşan yaklaşık bir bileşime sahiptir .

etimoloji

Azeotrop terimi Yunanca ζέειν (kaynama) ve τρόπος (dönme) sözcüklerinden ve "kaynamada değişiklik yok" genel anlamını vermek için α- (hayır) ön ekiyle türetilmiştir. Terim 1911'de İngiliz kimyager John Wade ve Richard William Merriman tarafından yapıldı .

Türler

Pozitif ve negatif azeotroplar

Pozitif azeotrop – kloroform ve metanol karışımı
Negatif azeotrop - formik asit ve su karışımı

Her azeotropun karakteristik bir kaynama noktası vardır . Bir azeotropun kaynama noktası, bileşenlerinden herhangi birinin kaynama noktası sıcaklığından daha düşüktür (pozitif azeotrop) veya bileşenlerinden herhangi birinin kaynama noktasından yüksektir (negatif azeotrop).

İyi bilinen bir pozitif azeotrop örneği , 78.2 °C'de kaynayan % 95.63 etanol ve %4.37 sudur (kütlece). Etanol 78,4 °C'de kaynar, su 100 °C'de kaynar, ancak azeotrop, bileşenlerinden herhangi birinden daha düşük olan 78,2 °C'de kaynar. Gerçekten de, 78,2 °C, herhangi bir etanol/su çözeltisinin atmosfer basıncında kaynayabileceği minimum sıcaklıktır. Genel olarak, pozitif bir azeotrop, bileşenlerinin diğer oranlarından daha düşük bir sıcaklıkta kaynar. Pozitif azeotroplar ayrıca minimum kaynama karışımları veya maksimum basınç azeotropları olarak da adlandırılır .

Genel olarak, negatif bir azeotrop, bileşenlerinin diğer oranlarından daha yüksek bir sıcaklıkta kaynar. Negatif azeotroplar ayrıca maksimum kaynama karışımları veya basınç minimum azeotropları olarak da adlandırılır . Negatif bir azeotrop örneği, %20,2 ve %79,8 su (kütlece) konsantrasyonundaki hidroklorik asittir . Hidrojen klorür -84 °C'de ve su 100 °C'de kaynar, ancak azeotrop, bileşenlerinden herhangi birinden daha yüksek olan 110 °C'de kaynar. Herhangi bir hidroklorik asit çözeltisinin kaynayabileceği maksimum sıcaklık 110 °C'dir. Diğer örnekler:

Homojen ve heterojen azeotroplar

Bir karışımı oluşturan maddeler birbirleriyle her oranda tamamen karışabiliyorsa , azeotropun türüne homojen azeotrop denir . Örneğin, herhangi bir miktarda etanol, homojen bir çözelti oluşturmak için herhangi bir miktarda su ile karıştırılabilir.

Bir heteroazeotropun faz diyagramı. Dikey eksen sıcaklık, yatay eksen kompozisyondur. Noktalı dikey çizgi, orijinal karışımda her iki katman da mevcut olduğunda, distilatın birleştirilmiş katmanlarının bileşimini gösterir.

Bileşenler tamamen karışabilir değilse, karışabilirlik boşluğu içinde bir azeotrop bulunabilir . Bu tür azeotrop, heterojen azeotrop veya heteroazeotrop olarak adlandırılır . Bir heteroazeotropik damıtma iki sıvı faza sahip olacaktır. Örneğin, aseton / metanol / kloroform, bir ara kaynama (eyer) azeotropu oluşturur.

Örneğin, eşit hacimlerde kloroform (20 °C'de suda çözünürlük 0,8 g/100 ml) ve su birlikte çalkalanır ve daha sonra beklemeye bırakılırsa, sıvı iki tabakaya ayrılacaktır. Katmanların analizi, üst katmanın çoğunlukla içinde az miktarda kloroform çözülmüş su olduğunu ve alt katmanın çoğunlukla içinde az miktarda su ile çözülmüş kloroform olduğunu göstermektedir. İki tabaka birlikte ısıtılırsa, tabaka sistemi 53,3 °C'de kaynar; bu, kloroformun kaynama noktasından (61,2 °C) veya suyun kaynama noktasından (100 °C) daha düşüktür. Her iki katmanın da gerçekten mevcut olması koşuluyla, her bir sıvı katmanın ne kadar mevcut olduğuna bakılmaksızın buhar, %97,0 kloroform ve %3,0 sudan oluşacaktır. Buhar yeniden yoğuşturulursa, katmanlar yoğuşmada yeniden oluşacak ve bunu sabit bir oranda yapacaktır, bu durumda bu durumda üst katmandaki hacmin %4,4'ü ve alt katmandaki hacmin %95,6'sı olur. Böyle bir çözücü sistemi heteroazeotrop olarak bilinir . Heteroazeotroplar her zaman minimum kaynama karışımlarıdır.

Diyagram, bir heteroazeotropun çeşitli fazlarının nasıl ilişkili olduğunu gösterir.

Benzen ve heksaflorobenzenin çift azeotropu. Oranlar ağırlıkçadır.

Bileşen sayısı

İki bileşenden oluşan azeotroplara, eskiden anestezide yaygın olarak kullanılan dietil eter (%33) / halotan (%66 ) gibi ikili azeotroplar denir . Örneğin, benzen ve heksaflorobenzen bir ikili ikili azeotrop oluşturur.

Üç bileşenden oluşan azeotroplara üçlü azeotroplar denir , örneğin aseton / metanol / kloroform . Üçten fazla bileşenin azeotropları da bilinmektedir.

zeotropi

Herhangi bir oranda karıştırıldığında azeotrop oluşturmayan solvent kombinasyonlarına zeotropik denir . Azeotroplar, zeotropik karışımların ayrılmasında faydalıdır. Bir örnek, bir azeotrop oluşturmayan asetik asit ve sudur. Buna rağmen, saf asetik asidi (kaynama noktası: 118.1 °C) bir asetik asit ve su çözeltisinden tek başına damıtma yoluyla ayırmak çok zordur. Aşamalı damıtmalar, giderek daha az su içeren çözeltiler ürettiğinden, her bir sonraki damıtma, kalan suyun çıkarılmasında daha az etkili hale gelir. Çözeltinin kuru asetik aside damıtılması bu nedenle ekonomik olarak pratik değildir. Ancak etil asetat , 70.4 °C'de kaynayan suyla bir azeotrop oluşturur. Sürükleyici olarak etil asetat ekleyerek, azeotropu damıtarak uzaklaştırmak ve kalıntı olarak neredeyse saf asetik asit bırakmak mümkündür.

mekanizma

varoluş koşulu

Bu koşul , sıvı fazdaki aktivite katsayılarını toplam basınç ve saf bileşenlerin buhar basınçlarıyla ilişkilendirir.

Seçilen sabit sıcaklıkta bileşimin bir fonksiyonu olarak karışımların toplam buhar basıncı

Azeotroplar oluşturan tek olduğunda bir karışım sapması bu Raoult yasasına , sıvı faz ve bileşimlerin eşitliği buhar fazları içinde, buhar-sıvı denge ve Dalton yasası gerçek karışımları içinde kısmi basınçlarının toplamına eşittir toplam basınçta basınçların eşitliği .

Başka bir deyişle: Raoult yasası, ideal karışımların buhar basınçlarını bileşim oranının bir fonksiyonu olarak tahmin eder . Daha basit olarak: Raoult yasasına göre bileşenlerin molekülleri, kendilerine yaptıklarıyla aynı derecede birbirlerine yapışırlar. Örneğin, bileşenler X, Y, X, X ve Y ile olduğu gibi yaklaşık olarak eşit bir enerji ile Y X çubukları ise yapar Y. olarak adlandırılan bir pozitif sapma bileşimin a olduğunda Raoult kanunu sonuçlarından disaffinity birbirlerine – yani X, X'e ve Y'ye, X'in Y'ye yapışmasından daha iyi yapışır. Bu, karışımın moleküllerin saf bileşenlerden daha az toplam afinitesine sahip olmasına neden olduğu için, birbirine yapışmış fazdan daha kolay kaçarlar. sıvı fazı ve buhar fazını söyleyin. X, Y'ye, X'in X'e ve Y'nin Y'ye yaptığından daha agresif bir şekilde yapıştığında, sonuç Raoult yasasından negatif bir sapma olur . Bu durumda, karışımdaki moleküller, saf bileşenlerden daha fazla birbirine yapıştığı için, birbirine yapışmış sıvı fazdan kaçmak konusunda daha isteksizdirler.

Sapma, bileşim fonksiyonuna karşı buhar basıncında bir maksimum veya minimuma neden olacak kadar büyük olduğunda, bu noktada buharın sıvı ile aynı bileşime sahip olacağı ve bir azeotrop ile sonuçlanacağı matematiksel bir sonuçtur.

Bitişik diyagram, X ve Y bileşenlerinin üç varsayımsal karışımının toplam buhar basıncını göstermektedir. Grafik boyunca sıcaklığın sabit olduğu varsayılmaktadır.

Merkez izi, Raoult yasasının ideal bir karışım için öngördüğü düz bir çizgidir. Genelde yalnızca n -hekzan ile n- heptan gibi kimyasal olarak benzer çözücülerin karışımları , Raoult yasasına uymaya yakın olan neredeyse ideal karışımlar oluşturur. Üstteki iz, X ve Y bileşenlerinin toplam birleşik buhar basıncının Raoult yasası tarafından tahmin edilenden daha büyük olduğu Raoult yasasından pozitif bir sapmaya sahip ideal olmayan bir karışımı göstermektedir. Üst iz, eğri üzerinde tanjantının yatay olduğu bir nokta olacak kadar sapar . Bir karışımın pozitif sapması ve tanjantının yatay olduğu bir noktası olduğunda, bu noktadaki bileşim pozitif azeotroptur. Bu noktada toplam buhar basıncı maksimumdadır. Benzer şekilde, alttaki iz, Raoult yasasından negatif bir sapmaya sahip ideal olmayan bir karışımı gösterir ve ize teğetin yatay olduğu bileşimde negatif bir azeotrop vardır. Bu aynı zamanda toplam buhar basıncının minimum olduğu noktadır.

Minimum kaynama veya Pozitif azeotrop

Pozitif bir azeotropun faz diyagramı. Dikey eksen sıcaklık, yatay eksen kompozisyondur.

İki çözücüden oluşan bir karışımın kaynaması ve yeniden yoğunlaşması, kimyasal hal değişiklikleridir ; bu nedenle, en iyi şekilde bir faz diyagramı ile gösterilirler . Basınç sabit tutulursa, iki değişken parametre sıcaklık ve bileşimdir.

Sağdaki faz diyagramı, varsayımsal bileşenlerin, X ve Y'nin pozitif bir azeotropunu gösterir . Alttaki iz, çeşitli bileşimlerin kaynama sıcaklığını gösterir. Alt izin altında, sadece sıvı faz dengededir. Üstteki iz, belirli bir sıcaklıkta sıvının üzerindeki buhar bileşimini gösterir. Üst izin üzerinde, sadece buhar dengededir. İki iz arasında, sıvı ve buhar fazları aynı anda dengede bulunur: örneğin, %25 X: %75 Y karışımını AB sıcaklığına ısıtmak, A bileşiminin sıvısı üzerinde B bileşiminin buharını üretecektir. Azeotrop, diyagramdaki noktadır. iki eğrinin temas ettiği yer. Yatay ve dikey adımlar, tekrarlanan damıtma yolunu gösterir. A noktası, azeotropik olmayan bir karışımın kaynama noktasıdır. Bu sıcaklıkta ayrılan buhar, B bileşimine sahiptir. Eğrilerin şekli, B'deki buharın X bileşeninde A noktasındaki sıvıdan daha zengin olmasını gerektirir. Buhar, VLE (buhar-sıvı dengesi) sisteminden fiziksel olarak ayrılır ve yoğunlaştığı C noktasına soğutulur. Ortaya çıkan sıvı (C noktası) şimdi X açısından A noktasında olduğundan daha zengindir. Toplanan sıvı tekrar kaynatılırsa D noktasına ilerler ve bu böyle devam eder. Adım adım ilerleme, tekrarlanan damıtmanın asla azeotroptan X bileşeni açısından daha zengin bir damıtık üretemeyeceğini gösterir. Azeotrop noktasının sağından başlamanın, diğer yönden azeotrop noktayı kapatan aynı aşamalı işlemle sonuçlandığını unutmayın.

Maksimum kaynama veya Negatif azeotrop

Negatif bir azeotropun faz diyagramı. Dikey eksen sıcaklık, yatay eksen kompozisyondur.

Sağdaki faz diyagramı, ideal bileşenlerin, X ve Y'nin negatif bir azeotropunu gösterir. Yine alttaki iz, çeşitli bileşimlerde kaynama sıcaklığını gösterir ve yine, alt çizginin altında, karışım tamamen sıvı faz olmalıdır. Üst iz, çeşitli bileşimlerin yoğuşma sıcaklığını tekrar gösterir ve yine üst iz üzerinde, karışım tamamen buhar fazı olmalıdır. Burada gösterilen A noktası, azeotropa çok yakın seçilen bir bileşime sahip bir kaynama noktasıdır. Buhar, B noktasında aynı sıcaklıkta toplanır. Bu buhar soğutulur, yoğunlaştırılır ve C noktasında toplanır. Bu örnek pozitiften ziyade negatif bir azeotrop olduğundan, distilat azeotroptan orijinal sıvı karışımdan daha uzaktadır. A noktasındaydı. Bu nedenle distilat, orijinal karışımdan X bileşeninde daha fakir ve Y bileşeninde daha zengindir. Bu işlem, başlangıçta olduğundan daha büyük bir Y fraksiyonunu sıvıdan çıkardığı için, kalıntı, damıtmadan sonra Y'de daha fakir ve X'te daha zengin olmalıdır.

A noktası azeotropun solunda değil sağında seçilmiş olsaydı, C noktasındaki distilat A'dan daha sağda olurdu, yani distilat X'te daha zengin ve Y'de daha fakir olurdu. orijinal karışımdan daha Dolayısıyla bu durumda da distilat azeotroptan uzaklaşır ve kalıntı ona doğru hareket eder. Bu, negatif azeotropların özelliğidir. Bununla birlikte, hiçbir miktarda damıtma, ne damıtığın veya kalıntının orijinal karışımdan azeotropun karşı tarafına ulaşmasını sağlayamaz. Bu, tüm azeotropların özelliğidir.

izler

Aynı sıcaklıkta buharın bileşimi sıvının bileşiminden farklı olduğunda, faz diyagramlarındaki izler ayrılır. Toplam bileşimin %50/50 olduğunu varsayalım. Bu kompozisyonu %50 %50/50 buhar ve %50 %50/50 sıvı kullanarak yapabilirsiniz, ancak %83,33 %45/55 buhar ve %16,67 %75/25 sıvıdan da yapabilirsiniz, ve diğer birçok kombinasyondan. İki izin ayrılması, her bir toplam bileşimi oluşturabilen sıvı ve buhar kombinasyonlarının aralığını temsil eder.

Sıcaklık-basınç bağımlılığı

Hem üst hem de alt izler için azeotropun sıcaklık noktası, grafik için seçilen sabit sıcaklıktır. Ortam basıncı, azeotropik karışımdaki toplam buhar basıncına eşit olacak şekilde kontrol edilirse, karışım bu sabit sıcaklıkta kaynar.

Hem saf sıvıların hem de karışımların buhar basıncı, sıcaklığın hassas bir fonksiyonudur. Kural olarak, bir sıvının buhar basıncı, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak neredeyse üssel olarak artar. Grafik farklı bir sabit sıcaklık için yeniden çizilirse, azeotropik bileşimdeki toplam buhar basıncı kesinlikle değişecektir, ancak azeotropun meydana geldiği bileşimin değişmesi de mümkündür. Bu, bir azeotropun bileşiminin, karışımı kaynatmak için seçilen basınçtan etkilendiği anlamına gelir. Normal olarak damıtma atmosferik basınçta yapılır , ancak uygun ekipmanla, atmosferik basıncın hem üstünde hem de altında çok çeşitli basınçlarda damıtma yapmak mümkündür.

bileşenlerin ayrılması

Eğer iki çözücü bir negatif azeotrop oluşturabiliyorsa, bu bileşenlerin herhangi bir karışımının damıtılması, kalıntının azeotroptaki bileşime orijinal karışımdan daha yakın olmasına neden olacaktır . Örneğin, bir hidroklorik asit çözeltisi %20,2'den az hidrojen klorür içeriyorsa , karışımın kaynatılması, geride hidrojen klorür açısından orijinalinden daha zengin bir çözelti bırakacaktır. Çözelti başlangıçta %20,2'den fazla hidrojen klorür içeriyorsa, kaynama, hidrojen klorürde orijinalinden daha zayıf bir çözeltiyi geride bırakacaktır. Herhangi bir hidroklorik asit çözeltisinin yeterince uzun süre kaynatılması, geride kalan çözeltinin azeotropik orana yaklaşmasına neden olacaktır. Öte yandan, eğer iki çözücü pozitif bir azeotrop oluşturabiliyorsa, bu bileşenlerin herhangi bir karışımının damıtılması, kalıntının azeotropta orijinal karışımdan daha bileşimden uzaklaşmasına neden olacaktır . Örneğin, 50/50'lik bir etanol ve su karışımı bir kez damıtılırsa, distilat %80 etanol ve %20 su olacaktır, bu da azeotropik karışıma orijinalinden daha yakındır, bu da geride kalan çözeltinin daha zayıf olacağı anlamına gelir. etanol. %80/20 karışımının damıtılması, %87 etanol ve %13 su olan bir distilat üretir. Daha fazla tekrarlanan damıtma, %95.5/4.5'lik azeotropik orana giderek daha yakın olan karışımlar üretecektir. Hiçbir sayıda distilasyon, azeotropik oranı aşan bir distilat ile sonuçlanmaz. Benzer şekilde, etanolde azeotroptan daha zengin olan bir etanol ve su karışımı damıtıldığında, distilat (sezginin aksine) etanolde orijinalden daha fakir ama yine de azeotroptan daha zengin olacaktır.

Damıtma, kimyagerlerin ve kimya mühendislerinin karışımları bileşenlerine ayırmak için kullandıkları başlıca araçlardan biridir. Damıtma, bir azeotropun bileşenlerini ayıramadığından, azeotropik karışımların ayrılması ( azeotrop kırma olarak da adlandırılır ) oldukça ilgi çekici bir konudur. Gerçekten de, bu zorluk bazı erken araştırmacıları azeotropların aslında bileşenlerinin bileşikleri olduğuna inanmaya yöneltti. Ancak durumun böyle olmadığına inanmak için iki neden var. Birincisi, bir azeotropun bileşenlerinin molar oranının genellikle küçük tam sayıların oranı olmamasıdır. Örneğin, su ve asetonitrilden oluşan azeotrop , her mol su için 2.253 mol (veya sadece %2 nispi hatayla 9/4) asetonitril içerir. Azeotropların bileşik olmadığına inanmak için daha zorlayıcı bir neden, son bölümde tartışıldığı gibi, bir azeotropun bileşiminin basınçtan etkilenebilmesidir. Gerçek bir bileşikle, örneğin gazın hangi basınçta gözlemlendiği önemli değil, her mol karbon için iki mol oksijen olan karbon dioksit ile karşılaştırın. Azeotropik bileşimin basınçtan etkilenebilmesi, böyle bir karışımın ayrılabileceği bir yol önerir.

Basınç salınımlı damıtma

Basınç salınımı nedeniyle azeotrop bileşimi kayması.

Yandaki diyagramda X ve Y bileşenlerinin varsayımsal bir azeotropu gösterilmektedir. Bir faz diyagramında biri keyfi olarak seçilmiş bir düşük basınçta, diğeri de keyfi olarak seçilmiş, ancak daha yüksek bir basınçta iki eğri seti. Azeotropun bileşimi, yüksek ve düşük basınçlı grafikler arasında önemli ölçüde farklıdır - yüksek basınçlı sistem için X'te daha yüksektir. Amaç, A noktasından başlayarak X'i mümkün olduğunca yüksek bir konsantrasyonda ayırmaktır . Düşük basınçta, aşamalı damıtma ile azeotropun A ile aynı tarafında olan B noktasında bir distilat elde etmek mümkündür . Azeotropik bileşime yakın ardışık damıtma adımlarının kaynama sıcaklığında çok az fark gösterdiğine dikkat edin. Bu distilat şimdi yüksek basınca maruz bırakılırsa, C noktasında kaynar . Kaynaktan C , progresif damıtılarak noktasında bir damıtma ulaşmak mümkündür D yüksek basınçlı azeotropun aynı tarafta, C . Bu distilat daha sonra tekrar düşük basınca maruz bırakılırsa , düşük basınçlı azeotropun A'ya zıt tarafında olan E noktasında kaynar . Böylece, basınç salınımı vasıtasıyla düşük basınçlı azeotropu geçmek mümkündür.

Çözelti E noktasında kaynatıldığında , distilat X açısından E noktasındaki kalıntıdan daha fakirdir . Bu, tortunun X açısından E noktasındaki distilattan daha zengin olduğu anlamına gelir . Gerçekte, aşamalı damıtma, gerektiği kadar X açısından zengin bir kalıntı üretebilir.

Özetle:

Yukarıdaki her iki azeotropun da pozitif veya minimum kaynama tipinde olduğuna dikkat edin ; ayırma adımının doğru bileşeninin muhafaza edildiğinden emin olmak için özen gösterilmelidir, yani ikili faz-zarf diyagramı ( kaynama noktası eğrisi ) doğru şekilde okunmalıdır.

%95 tetrahidrofuran ile %5 su karışımı, bir basınç salınımı kullanılarak ekonomik olarak ayrılabilen bir azeotrop örneğidir - bu durumda 1 atm ile 8 atm arasında bir salınım . Buna etanol azeotropu suyun bir kompozisyon daha önce olduğu basınçla yeterli etkilenmez tartışılan kolayca basınç dalgalanmalarının kullanılarak ayrıldı ve onun yerine, bir ayırıcı komponent ilave edilebileceği ya da değiştirir azeotropik bileşimi ve sergiler birbirine karışmaması bileşenlerinden biri ile ya da çıkarma distilasyon kullanılabilir.

azeotropik damıtma

Ana madde: Azeotropik damıtma

Diğer ayırma yöntemleri , azeotrop bileşenlerinden birinin uçuculuğunu diğerinden daha fazla etkileyecek olan, sürükleyici adı verilen ek bir ajanın sokulmasını içerir . Üçlü bir azeotrop oluşturmak için ikili bir azeotropa bir sürükleyici eklendiğinde ve elde edilen karışım damıtıldığında, yöntem azeotropik damıtma olarak adlandırılır. En iyi bilinen örnek, su/etanol azeotropuna benzen veya sikloheksan eklenmesidir . Sürükleyici olarak sikloheksan ile, üçlü azeotrop %7 su, %17 etanol ve %76 sikloheksandır ve 62.1 °C'de kaynar. Su/etanol azeotropuna, suyun tamamını üçlü azeotropa bağlamaya yetecek kadar sikloheksan eklenir. Karışım daha sonra kaynatıldığında, azeotrop buharlaşır ve neredeyse tamamen fazla etanolden oluşan bir kalıntı bırakır.

Kimyasal eylem ayırma

Bir başka sürükleyici türü, bileşenlerden biri için güçlü bir kimyasal afiniteye sahip olandır. Yine su/etanol azeotrop örneğini kullanarak, sıvı , uçucu olmayan bileşik olan kalsiyum hidroksiti oluşturmak için suyla kuvvetli bir şekilde reaksiyona giren kalsiyum oksit ile çalkalanabilir . Kalsiyum hidroksitin neredeyse tamamı süzülerek ayrılabilir ve süzüntü %100 saf etanol elde etmek için yeniden damıtılabilir.

Daha uç bir örnek, %98.8 dietil eter ile %1.2 su azeotropudur . Eter, suyun son parçasını o kadar inatla tutar ki, yalnızca sıvı faza eklenen sodyum metali gibi çok güçlü bir kurutucu tamamen kuru eterle sonuçlanabilir.

Susuz kalsiyum klorür , ucuz olduğu ve çoğu susuz çözücüyle reaksiyona girmediği için çok çeşitli çözücülerin kurutulması için bir kurutucu olarak kullanılır . Kloroform , kalsiyum klorür kullanılarak etkili bir şekilde kurutulabilen bir çözücü örneğidir.

Çözünmüş tuz kullanarak damıtma

Ana madde: Tuz etkili damıtma

Bir tuz bir çözücü içinde çözüldüğünde, her zaman o çözücünün kaynama noktasını yükseltme etkisine sahiptir - yani çözücünün uçuculuğunu azaltır . Tuz, bir karışımın bir bileşeninde kolayca çözünürken diğerinde çözünmediğinde, içinde çözünür olduğu bileşenin uçuculuğu azalır ve diğer bileşen etkilenmez. Bu şekilde örneğin su/etanol azeotropunu potasyum asetat içinde eriterek ve sonucu damıtarak kırmak mümkündür .

ekstraktif damıtma

Ekstraktif damıtma , azeotropik damıtmaya benzer, ancak bu durumda sürükleyici, azeotropun bileşenlerinin herhangi birinden daha az uçucudur. Örneğin, %20 aseton ile %80 kloroformun azeotropu, su eklenerek ve sonucun damıtılmasıyla kırılabilir. Su, asetonun tercihen çözündüğü ayrı bir katman oluşturur. Sonuç, distilatın kloroform açısından orijinal azeotroptan daha zengin olmasıdır.

Pervaporasyon ve diğer membran yöntemleri

Pervaporasyon yöntemi buhar fazına sıvı geçerken bir azeotrop oluşturan maddelerin ayrılması için başka fazla bileşene daha geçirgen olan bir membran kullanılır. Membran, sıvı ve buhar fazları arasında uzanacak şekilde düzenlenmiştir. Diğer bir membran yöntemi, bileşenlerin tamamen buhar fazında membrandan geçtiği buhar geçirgenliğidir . Tüm membran yöntemlerinde membran, içinden geçen sıvıyı bir permeat (geçen) ve bir retentat (geride kalan) olarak ayırır . Membran, bir bileşene diğerinden daha geçirgen olacak şekilde seçildiğinde, süzüntü, bu ilk bileşen açısından filtre edilmeyen maddeden daha zengin olacaktır.

Karmaşık sistemler

Sele azeotropik sistem Metanol/Aseton/Kloroform mod ile hesaplanmıştır. UNIFAC

Pozitif ve negatif azeotroplar için kurallar şu ana kadar tartışılan tüm örnekler için geçerlidir, ancak pozitif veya negatif azeotrop kategorilerine uymayan bazı örnekler vardır. Bunların en bilineni , 57.5 °C'de kaynayan % 30 aseton , %47 kloroform ve %23 metanolden oluşan üçlü azeotroptur . Bu bileşenlerin her bir çifti ikili bir azeotrop oluşturur, ancak kloroform/metanol ve aseton/metanolün her ikisi de pozitif azeotrop oluştururken kloroform/aseton negatif bir azeotrop oluşturur. Ortaya çıkan üçlü azeotrop ne pozitif ne de negatiftir. Kaynama noktası , aseton ve kloroformun kaynama noktaları arasındadır , bu nedenle ne maksimum ne de minimum kaynama noktasıdır. Bu tür bir sisteme eyer azeotropu denir . Yalnızca üç veya daha fazla bileşenden oluşan sistemler eyer azeotropları oluşturabilir.

Nadir bir karmaşık ikili azeotrop türü, kaynama noktası ve yoğuşma noktası eğrilerinin faz diyagramında iki noktada temas ettiği yerdir. Böyle bir sisteme çift azeotrop denir ve iki azeotropik bileşime ve kaynama noktasına sahip olacaktır. Bir örnek su ve N -metiletilendiamindir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar