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Azeotrope Definition und Beispiele

Ein Azeotrop ist eine Mischung von Flüssigkeiten. die während der Destillation ihre Zusammensetzung und ihren Siedepunkt beibehält . Es ist auch als azeotrope Mischung oder Mischung mit konstantem Siedepunkt bekannt. Azeotropie tritt auf, wenn eine Mischung gekocht wird. um einen Dampf zu erzeugen, der die gleiche Zusammensetzung wie die Flüssigkeit hat. Der Begriff wird abgeleitet, indem das Präfix „a“, was „nein“ bedeutet, und die griechischen Wörter für Kochen und Drehen kombiniert werden. Das Wort wurde erstmals 1911 in einer Veröffentlichung der englischen Chemiker John Wade (1864–1912) und Richard William Merriman verwendet.

Im Gegensatz dazu werden Gemische von Flüssigkeiten, die unter keinen Umständen ein Azeotrop bilden, als zeotrop bezeichnet.

 

Arten von Azeotropen

Azeotrope können nach ihrer Anzahl von Bestandteilen, Mischbarkeit oder Siedepunkten kategorisiert werden:

  • Anzahl der Bestandteile : Wenn ein Azeotrop aus zwei Flüssigkeiten besteht, spricht man von einem binären Azeotrop. Ein aus drei Flüssigkeiten bestehendes Azeotrop ist ein ternäres Azeotrop. Es gibt auch Azeotrope aus mehr als drei Bestandteilen.
  • Heterogen oder homogen : Homogene Azeotrope bestehen aus mischbaren Flüssigkeiten. Sie bilden eine Lösung. Heterogene Azeotrope sind unvollständig mischbar und bilden zwei flüssige Phasen.
  • Positiv oder negativ : Ein positives Azeotrop oder ein minimal siedendes Azeotrop bildet sich, wenn der Siedepunkt der Mischung niedriger ist als der eines ihrer Bestandteile. Ein negatives Azeotrop oder maximal siedendes Azeotrop bildet sich, wenn der Siedepunkt der Mischung höher ist als der eines ihrer Bestandteile.

 

Beispiele

Das Kochen einer 95% igen Ethanollösung in Wasser erzeugt einen Dampf, der zu 95% aus Ethanol besteht. Die Destillation kann nicht verwendet werden, um höhere Prozentsätze an Ethanol zu erhalten. Alkohol und Wasser sind mischbar, daher kann jede Menge Ethanol mit jeder Menge gemischt werden, um eine homogene Lösung herzustellen, die sich wie ein Azeotrop verhält.

Chloroform und Wasser bilden dagegen ein Heteroazeotrop. Eine Mischung dieser beiden Flüssigkeiten trennt sich und bildet eine obere Schicht, die hauptsächlich aus Wasser mit einer kleinen Menge gelösten Chloroforms besteht, und eine untere Schicht, die hauptsächlich aus Chloroform mit einer kleinen Menge gelösten Wassers besteht. Wenn die beiden Schichten zusammen gekocht werden, siedet die Flüssigkeit bei einer niedrigeren Temperatur als dem Siedepunkt von Wasser oder Chloroform. Der resultierende Dampf besteht unabhängig vom Verhältnis in den Flüssigkeiten aus 97% Chloroform und 3% Wasser. Das Kondensieren dieses Dampfes führt zu Schichten, die eine feste Zusammensetzung aufweisen. Die obere Schicht des Kondensats macht 4,4% des Volumens aus, während die untere Schicht 95,6% der Mischung ausmacht.

 

Azeotrope Trennung

Da die fraktionierte Destillation nicht zur Trennung von Komponenten eines Azeotrops verwendet werden kann, müssen andere Methoden angewendet werden:

  • Bei der Druckwechseldestillation werden Druckänderungen angewendet, um die Zusammensetzung eines Gemisches zu ändern und das Destillat mit der gewünschten Komponente anzureichern.
  • Eine andere Technik beinhaltet die Zugabe eines Schleppmittels, einer Substanz, die die Flüchtigkeit einer der azeotropen Komponenten verändert. In einigen Fällen reagiert der Schleppmittel mit einer Komponente unter Bildung einer nichtflüchtigen Verbindung. Die Destillation unter Verwendung eines Schleppmittels wird als azeotrope Destillation bezeichnet.
  • Bei der Pervaporation werden Komponenten unter Verwendung einer Membran getrennt, die für einen Bestandteil durchlässiger ist als für den anderen. Die Dampfpermeation ist eine verwandte Technik, bei der eine Membran verwendet wird, die für die Dampfphase einer Komponente durchlässiger ist als für eine andere.

 

Quelle

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