azeotropo - Azeotrope

Equilibrio vapore-liquido di 2-propanolo /acqua che mostra un comportamento azeotropico

Un azeotropo ( / ə z Ì ə ˌ t r p / ) o una costante miscela all'ebollizione è una miscela di due o più liquidi la cui proporzioni non possono essere alterati o modificati per semplice distillazione . Questo accade perché quando un azeotropo viene fatto bollire, il vapore ha le stesse proporzioni di costituenti della miscela non bollita. Poiché la loro composizione è invariata per distillazione, gli azeotropi sono anche chiamati (soprattutto nei testi più antichi) miscele a punto di ebollizione costante .

Sono note alcune miscele azeotropiche di coppie di composti e sono noti anche molti azeotropi di tre o più composti. In tal caso non è possibile separare i componenti mediante distillazione frazionata. Esistono due tipi di azeotropi: azeotropo minimo bollente e azeotropo massimo bollente. Una soluzione che mostra una maggiore deviazione positiva dalla legge di Raoult forma un azeotropo bollente minimo a una composizione specifica. Ad esempio, una miscela etanolo- acqua (ottenuta dalla fermentazione degli zuccheri) per distillazione frazionata produce una soluzione contenente al massimo il 97,2% (in volume) di etanolo. Una volta ottenuta questa composizione, il liquido e il vapore hanno la stessa composizione e non si verifica alcuna ulteriore separazione. Una soluzione che mostra un'ampia deviazione negativa dalla legge di Raoult forma un azeotropo bollente massimo a una composizione specifica. L'acido nitrico e l'acqua sono un esempio di questa classe di azeotropi. Questo azeotropo ha una composizione approssimativa del 68% di acido nitrico e del 32% di acqua in massa , con un punto di ebollizione di 393,5 K (120,4 ° C).

Etimologia

Il termine azeotropo deriva dalle parole greche ζέειν (bollire) e τρόπος (girare) con il prefisso α- (no) per dare il significato generale, "nessun cambiamento all'ebollizione". Il termine fu coniato nel 1911 dal chimico inglese John Wade e Richard William Merriman .

tipi

Azeotropi positivi e negativi

Azeotropo positivo – miscela di cloroformio e metanolo
Azeotropo negativo – miscela di acido formico e acqua

Ogni azeotropo ha un punto di ebollizione caratteristico . Il punto di ebollizione di un azeotropo è inferiore alle temperature del punto di ebollizione di uno qualsiasi dei suoi costituenti (un azeotropo positivo) o maggiore del punto di ebollizione di uno qualsiasi dei suoi costituenti (un azeotropo negativo).

Un noto esempio di azeotropo positivo è il 95,63% di etanolo e il 4,37% di acqua (in massa), che bolle a 78,2 °C. L'etanolo bolle a 78,4 ° C, l'acqua bolle a 100 ° C, ma l'azeotropo bolle a 78,2 ° C, che è inferiore a uno dei suoi costituenti. Infatti, 78,2 °C è la temperatura minima alla quale qualsiasi soluzione etanolo/acqua può bollire a pressione atmosferica. In generale, un azeotropo positivo bolle a una temperatura inferiore rispetto a qualsiasi altro rapporto dei suoi costituenti. Gli azeotropi positivi sono anche chiamati miscele di minimo punto di ebollizione o azeotropi di massima pressione .

In generale, un azeotropo negativo bolle a una temperatura più alta di qualsiasi altro rapporto dei suoi costituenti. Gli azeotropi negativi sono anche chiamati miscele di massima ebollizione o azeotropi di minima pressione . Un esempio di azeotropo negativo è l'acido cloridrico ad una concentrazione del 20,2% e del 79,8% di acqua (in massa). L'acido cloridrico bolle a -84 ° C e l'acqua a 100 ° C, ma l'azeotropo bolle a 110 ° C, che è superiore a uno dei suoi componenti. La temperatura massima alla quale qualsiasi soluzione di acido cloridrico può bollire è di 110 °C. Altri esempi:

Azeotropi omogenei ed eterogenei

Se i costituenti di una miscela sono completamente miscibili in tutte le proporzioni tra loro, il tipo di azeotropo è chiamato azeotropo omogeneo . Ad esempio, qualsiasi quantità di etanolo può essere miscelata con qualsiasi quantità di acqua per formare una soluzione omogenea.

Diagramma di fase di un eteroazeotropo. L'asse verticale è la temperatura, l'asse orizzontale è la composizione. La linea verticale tratteggiata indica la composizione degli strati combinati del distillato ogni volta che entrambi gli strati sono presenti nella miscela originale.

Se i costituenti non sono completamente miscibili, si può trovare un azeotropo all'interno del gap di miscibilità . Questo tipo di azeotropo è chiamato azeotropo eterogeneo o eteroazeotropo . Una distillazione eteroazeotropica avrà due fasi liquide. Ad esempio, acetone / metanolo / cloroformio formano un azeotropo di ebollizione intermedio (sella).

Ad esempio, se si agitano insieme volumi uguali di cloroformio (solubilità in acqua 0,8 g/100 ml a 20 °C) e acqua e poi si lasciano riposare, il liquido si separerà in due strati. L'analisi degli strati mostra che lo strato superiore è principalmente acqua con una piccola quantità di cloroformio disciolto in esso e lo strato inferiore è principalmente cloroformio con una piccola quantità di acqua disciolta in esso. Se i due strati vengono riscaldati insieme, il sistema di strati bolle a 53,3 °C, che è inferiore al punto di ebollizione del cloroformio (61,2 °C) o al punto di ebollizione dell'acqua (100 °C). Il vapore sarà costituito dal 97,0% di cloroformio e dal 3,0% di acqua indipendentemente dalla quantità di ogni strato liquido presente, a condizione che entrambi gli strati siano effettivamente presenti. Se il vapore viene ricondensato, gli strati si riformano nella condensa, e lo fanno in un rapporto fisso, che in questo caso è il 4,4% del volume nello strato superiore e il 95,6% nello strato inferiore. Un tale sistema di solventi è noto come eteroazeotropo . Gli eteroazeotropi sono sempre miscele con punto di ebollizione minimo.

Il diagramma illustra come sono correlate le varie fasi di un eteroazeotropo.

Doppio azeotropo di benzene ed esafluorobenzene. Le proporzioni sono in peso.

Numero di componenti

Gli azeotropi costituiti da due costituenti sono chiamati azeotropi binari come dietiletere (33%)/ alotano (66%) una miscela un tempo comunemente usata in anestesia . Ad esempio, il benzene e l' esafluorobenzene formano un doppio azeotropo binario.

Gli azeotropi costituiti da tre costituenti sono chiamati azeotropi ternari , ad esempio acetone / metanolo / cloroformio . Sono noti anche azeotropi con più di tre costituenti.

Zeotropia

Le combinazioni di solventi che non formano un azeotropo se miscelate in qualsiasi proporzione sono dette zeotropiche . Gli azeotropi sono utili nella separazione di miscele zeotropiche. Un esempio è l'acido acetico e l'acqua, che non formano un azeotropo. Nonostante ciò, è molto difficile separare l'acido acetico puro (punto di ebollizione: 118,1 °C) da una soluzione di acido acetico e acqua mediante la sola distillazione. Poiché le distillazioni progressive producono soluzioni con sempre meno acqua, ogni ulteriore distillazione diventa meno efficace nel rimuovere l'acqua rimanente. Distillare la soluzione in acido acetico secco è quindi economicamente poco pratico. Ma l'acetato di etile forma un azeotropo con l'acqua che bolle a 70,4 °C. Aggiungendo acetato di etile come trascinatore, è possibile distillare l'azeotropo e lasciare acido acetico quasi puro come residuo.

Meccanismo

Condizione di esistenza

La condizione mette in relazione i coefficienti di attività in fase liquida con la pressione totale e le pressioni di vapore dei componenti puri.

Tensione di vapore totale delle miscele in funzione della composizione a una temperatura costante scelta

Gli azeotropi possono formarsi solo quando una miscela si discosta dalla legge di Raoult , l'uguaglianza delle composizioni in fase liquida e fase vapore , in equilibrio liquido-vapore e legge di Dalton l'uguaglianza delle pressioni per pressione totale essendo uguale alla somma delle pressioni parziali nelle miscele reali .

In altre parole: la legge di Raoult predice le pressioni di vapore di miscele ideali in funzione del rapporto di composizione. Più semplicemente: per la legge di Raoult le molecole dei costituenti si attaccano l'una all'altra nella stessa misura in cui si attaccano a se stesse. Ad esempio, se i costituenti sono X e Y, allora X si attacca a Y con energia approssimativamente uguale a come X fa con X e Y fa con Y. Una cosiddetta deviazione positiva dalla legge di Raoult si verifica quando i costituenti hanno una disaffinità l' uno per l'altro – cioè X si attacca a X e Y a Y meglio di X si attacca a Y. Poiché questo fa sì che la miscela abbia una minore affinità totale delle molecole rispetto ai costituenti puri, queste sfuggono più facilmente dalla fase di unione, che è diciamo la fase liquida, e nella fase vapore. Quando X si attacca a Y in maniera più aggressiva di X a X e Y a Y, il risultato è una deviazione negativa dalla legge di Raoult. In questo caso, poiché le molecole della miscela aderiscono più che nei costituenti puri, sono più riluttanti a sfuggire alla fase liquida attaccata.

Quando la deviazione è sufficientemente grande da causare un massimo o un minimo nella funzione tensione di vapore rispetto alla composizione, è una conseguenza matematica che a quel punto il vapore avrà la stessa composizione del liquido, risultando in un azeotropo.

Il diagramma adiacente illustra la pressione di vapore totale di tre ipotetiche miscele di costituenti, X e Y. Si presume che la temperatura in tutto il grafico sia costante.

La traccia centrale è una linea retta, che è ciò che la legge di Raoult prevede per una miscela ideale. In generale, solo miscele di solventi chimicamente simili, come n- esano con n- eptano , formano miscele quasi ideali che si avvicinano all'obbedienza alla legge di Raoult. La traccia in alto illustra una miscela non ideale che ha una deviazione positiva dalla legge di Raoult, dove la pressione di vapore totale combinata dei costituenti, X e Y, è maggiore di quanto previsto dalla legge di Raoult. La traccia in alto devia sufficientemente affinché ci sia un punto sulla curva in cui la sua tangente è orizzontale. Ogni volta che una miscela ha una deviazione positiva e ha un punto in cui la tangente è orizzontale, la composizione in quel punto è un azeotropo positivo. A quel punto la pressione totale del vapore è al massimo. Allo stesso modo la traccia inferiore illustra una miscela non ideale che ha una deviazione negativa dalla legge di Raoult, e nella composizione dove la tangente alla traccia è orizzontale c'è un azeotropo negativo. Questo è anche il punto in cui la pressione totale del vapore è minima.

Minimo-bollente o positivo azeotropo

Diagramma di fase di un azeotropo positivo. L'asse verticale è la temperatura, l'asse orizzontale è la composizione.

L'ebollizione e la ricondensazione di una miscela di due solventi sono cambiamenti di stato chimico ; come tali, sono meglio illustrati con un diagramma di fase . Se la pressione è mantenuta costante, i due parametri variabili sono la temperatura e la composizione.

Il diagramma di fase a destra mostra un azeotropo positivo di ipotetici costituenti, X e Y. La traccia in basso illustra la temperatura di ebollizione di varie composizioni. Al di sotto della traccia di fondo, solo la fase liquida è in equilibrio. La traccia in alto illustra la composizione del vapore sopra il liquido a una data temperatura. Sopra la traccia superiore, solo il vapore è in equilibrio. Tra le due tracce, le fasi liquida e vapore esistono contemporaneamente in equilibrio: ad esempio, riscaldando una miscela 25% X : 75% Y alla temperatura AB genererebbe vapore di composizione B su liquido di composizione A. L'azeotropo è il punto sul diagramma dove le due curve si toccano. I passaggi orizzontali e verticali mostrano il percorso delle distillazioni ripetute. Il punto A è il punto di ebollizione di una miscela non azeotropica. Il vapore che si separa a quella temperatura ha composizione B. La forma delle curve richiede che il vapore in B sia più ricco del costituente X del liquido nel punto A. Il vapore è fisicamente separato dal sistema VLE (equilibrio vapore-liquido) e viene raffreddato al punto C, dove condensa. Il liquido risultante (punto C) è ora più ricco di X rispetto al punto A. Se il liquido raccolto viene nuovamente bollito, progredisce fino al punto D e così via. La progressione graduale mostra come la distillazione ripetuta non possa mai produrre un distillato più ricco di costituente X dell'azeotropo. Si noti che partendo a destra del punto azeotropo si ottiene lo stesso processo graduale che si avvicina al punto azeotropo dall'altra direzione.

Massima-bollente o negativo azeotropo

Diagramma di fase di un azeotropo negativo. L'asse verticale è la temperatura, l'asse orizzontale è la composizione.

Il diagramma di stato a destra mostra un azeotropo negativo dei costituenti ideali, X e Y. Anche in questo caso la traccia di fondo illustra la temperatura di ebollizione a varie composizioni, e ancora, sotto la traccia di fondo la miscela deve essere interamente in fase liquida. La traccia superiore illustra ancora la temperatura di condensazione di varie composizioni, e ancora, sopra la traccia superiore la miscela deve essere interamente in fase vapore. Il punto, A, mostrato qui è un punto di ebollizione con una composizione scelta molto vicina all'azeotropo. Il vapore viene raccolto alla stessa temperatura nel punto B. Quel vapore viene raffreddato, condensato e raccolto nel punto C. Poiché questo esempio è un azeotropo negativo anziché positivo, il distillato è più lontano dall'azeotropo rispetto alla miscela liquida originale al punto A era. Quindi il distillato è più povero di costituente X e più ricco di costituente Y rispetto alla miscela originale. Poiché questo processo ha rimosso una frazione di Y dal liquido maggiore di quella che aveva in origine, il residuo deve essere più povero di Y e più ricco di X dopo la distillazione rispetto a prima.

Se il punto A fosse stato scelto a destra dell'azeotropo anziché a sinistra, il distillato nel punto C sarebbe più a destra di A, vale a dire che il distillato sarebbe più ricco di X e più povero di Y rispetto alla miscela originale. Quindi anche in questo caso il distillato si allontana dall'azeotropo e il residuo si avvicina ad esso. Questo è caratteristico degli azeotropi negativi. Nessuna quantità di distillazione, tuttavia, può far arrivare il distillato o il residuo dalla parte opposta dell'azeotropo rispetto alla miscela originale. Questo è caratteristico di tutti gli azeotropi.

tracce

Le tracce nei diagrammi di stato si separano ogni volta che la composizione del vapore differisce dalla composizione del liquido alla stessa temperatura. Supponiamo che la composizione totale sia 50/50%. Potresti fare questa composizione usando il 50% di 50/50% di vapore e il 50% di 50/50% di liquido, ma potresti anche farlo dall'83,33% di 45/55% di vapore e 16,67% di 75%/25% di liquido, così come da molte altre combinazioni. La separazione delle due tracce rappresenta la gamma di combinazioni di liquido e vapore che possono rendere ogni composizione totale.

Dipendenza dalla temperatura-pressione

Per entrambe le tracce superiore e inferiore, il punto di temperatura dell'azeotropo è la temperatura costante scelta per il grafico. Se la pressione ambiente è controllata per essere uguale alla pressione di vapore totale alla miscela azeotropica, la miscela bolle a questa temperatura fissa.

La pressione di vapore sia dei liquidi puri che delle miscele è una funzione sensibile della temperatura. Di norma, la pressione di vapore di un liquido aumenta in modo quasi esponenziale in funzione della temperatura. Se il grafico fosse ricalcolato per una diversa temperatura fissa, allora la pressione di vapore totale alla composizione azeotropica cambierà certamente, ma è anche possibile che cambi la composizione alla quale si verifica l'azeotropo. Ciò implica che la composizione di un azeotropo è influenzata dalla pressione scelta alla quale far bollire la miscela. Normalmente la distillazione viene effettuata a pressione atmosferica , ma con un'attrezzatura adeguata è possibile effettuare la distillazione ad un'ampia varietà di pressioni, sia sopra che sotto la pressione atmosferica.

Separazione dei costituenti

Se i due solventi possono formare un azeotropo negativo, la distillazione di qualsiasi miscela di quei costituenti farà sì che il residuo sia più vicino alla composizione dell'azeotropo rispetto alla miscela originale. Ad esempio, se una soluzione di acido cloridrico contiene meno del 20,2% di acido cloridrico , l'ebollizione della miscela lascerà una soluzione più ricca di acido cloridrico rispetto all'originale. Se la soluzione contiene inizialmente più del 20,2% di acido cloridrico, l'ebollizione lascerà una soluzione più povera di acido cloridrico rispetto all'originale. L'ebollizione di qualsiasi soluzione di acido cloridrico abbastanza a lungo farà sì che la soluzione rimasta si avvicini al rapporto azeotropico. D'altra parte, se due solventi possono formare un azeotropo positivo, allora la distillazione di qualsiasi miscela di quei costituenti risulterà nel residuo lontano dalla composizione all'azeotropo rispetto alla miscela originale. Ad esempio, se una miscela 50/50 di etanolo e acqua viene distillata una volta, il distillato sarà 80% etanolo e 20% acqua, che è più vicino alla miscela azeotropica rispetto all'originale, il che significa che la soluzione lasciata sarà più povera in etanolo. Distillando la miscela 80/20% si ottiene un distillato composto dall'87% di etanolo e dal 13% di acqua. Ulteriori ripetute distillazioni produrranno miscele progressivamente più vicine al rapporto azeotropico del 95,5/4,5%. Nessun numero di distillazioni risulterà mai in un distillato che superi il rapporto azeotropico. Allo stesso modo, quando si distilla una miscela di etanolo e acqua che è più ricca di etanolo rispetto all'azeotropo, il distillato (contrariamente all'intuizione) sarà più povero di etanolo rispetto all'originale ma ancora più ricco dell'azeotropo.

La distillazione è uno degli strumenti principali che i chimici e gli ingegneri chimici utilizzano per separare le miscele nei loro costituenti. Poiché la distillazione non può separare i costituenti di un azeotropo, la separazione delle miscele azeotropiche (chiamata anche rottura dell'azeotropo ) è un argomento di notevole interesse. In effetti, questa difficoltà ha portato alcuni dei primi ricercatori a credere che gli azeotropi fossero in realtà composti dei loro costituenti. Ma ci sono due ragioni per credere che non sia così. Uno è che il rapporto molare dei costituenti di un azeotropo non è generalmente il rapporto di piccoli interi. Ad esempio, l'azeotropo formato da acqua e acetonitrile contiene 2.253 moli (o 9/4 con un errore relativo di appena il 2%) di acetonitrile per ogni mole di acqua. Una ragione più convincente per credere che gli azeotropi non siano composti è, come discusso nell'ultima sezione, che la composizione di un azeotropo può essere influenzata dalla pressione. Confrontalo con un vero composto, ad esempio l'anidride carbonica, che è due moli di ossigeno per ogni mole di carbonio, indipendentemente dalla pressione a cui viene osservato il gas. Che la composizione azeotropica possa essere influenzata dalla pressione suggerisce un mezzo mediante il quale tale miscela può essere separata.

Distillazione a pressione variabile

Variazione della composizione dell'azeotropo a causa dell'oscillazione della pressione.

Un ipotetico azeotropo dei costituenti X e Y è mostrato nel diagramma adiacente. Due serie di curve su un diagramma di fase una a una bassa pressione scelta arbitrariamente e un'altra a una pressione scelta arbitrariamente, ma più alta. La composizione dell'azeotropo è sostanzialmente diversa tra i grafici ad alta e bassa pressione – più alto in X per il sistema ad alta pressione. L'obiettivo è separare X nella massima concentrazione possibile a partire dal punto A . A bassa pressione è possibile per distillazione progressiva raggiungere un distillato nel punto, B , che si trova dalla stessa parte dell'azeotropo di A . Si noti che i successivi passaggi di distillazione vicino alla composizione azeotropica mostrano una differenza molto piccola nella temperatura di ebollizione. Se questo distillato viene ora esposto all'alta pressione, bolle al punto C . Da C , per distillazione progressiva è possibile raggiungere un distillato nel punto D , che si trova dalla stessa parte dell'azeotropo ad alta pressione di C . Se poi quel distillato viene nuovamente esposto alla bassa pressione, bolle nel punto E , che si trova dalla parte opposta dell'azeotropo a bassa pressione ad A . Quindi, per mezzo dell'oscillazione di pressione, è possibile attraversare l'azeotropo di bassa pressione.

Quando la soluzione viene fatta bollire a punto E , il distillato è più povera in X rispetto al residuo nel punto E . Ciò significa che il residuo è più ricco di X rispetto al distillato al punto E . Infatti, la distillazione progressiva può produrre un residuo ricco di X quanto richiesto.

In sintesi:

Si noti che entrambi gli azeotropi di cui sopra sono del tipo positivo o minimo bollente ; occorre prestare attenzione affinché venga mantenuta la corretta componente della fase di separazione, ovvero il diagramma binario fase-inviluppo ( curva del punto di ebollizione ) deve essere letto correttamente.

Una miscela di 5% di acqua con 95% di tetraidrofurano è un esempio di un azeotropo che può essere separato in modo economico utilizzando un'oscillazione di pressione - un'oscillazione in questo caso tra 1 atm e 8 atm . Per contro, la composizione dell'acqua di etanolo azeotropo discusso in precedenza non è influenzata abbastanza da pressione per essere facilmente separato mediante oscillazioni di pressione, invece, un trascinatore può aggiungere che sia modifica il azeotropica composizione ed espone immiscibilità con uno dei componenti, o estrattiva può essere utilizzata la distillazione .

Distillazione azeotropica

Altri metodi di separazione comportano l'introduzione di un agente aggiuntivo, chiamato trascinatore , che influenzerà la volatilità di uno dei costituenti dell'azeotropo più di un altro. Quando un trascinatore viene aggiunto a un azeotropo binario per formare un azeotropo ternario e la miscela risultante viene distillata, il metodo è chiamato distillazione azeotropica. L'esempio più noto è l'aggiunta di benzene o cicloesano all'azeotropo acqua/etanolo. Con il cicloesano come trascinatore, l'azeotropo ternario è il 7% di acqua, il 17% di etanolo e il 76% di cicloesano e bolle a 62,1 ° C. Una quantità sufficiente di cicloesano viene aggiunta all'azeotropo acqua/etanolo per impegnare tutta l'acqua nell'azeotropo ternario. Quando la miscela viene poi fatta bollire, l'azeotropo vaporizza lasciando un residuo composto quasi interamente dall'eccesso di etanolo.

Separazione ad azione chimica

Un altro tipo di trascinatore è quello che ha una forte affinità chimica per uno dei costituenti. Utilizzando ancora l'esempio dell'azeotropo acqua/etanolo, il liquido può essere agitato con ossido di calcio , che reagisce fortemente con l'acqua per formare il composto non volatile , idrossido di calcio . Quasi tutto l'idrossido di calcio può essere separato mediante filtrazione e il filtrato ridistillato per ottenere etanolo puro al 100%.

Un esempio più estremo è l'azeotropo dell'1,2% di acqua con il 98,8% di dietil etere . L'etere trattiene l'ultimo frammento d'acqua in modo così tenace che solo un essiccante molto potente come il sodio metallico aggiunto alla fase liquida può produrre etere completamente secco.

Il cloruro di calcio anidro viene utilizzato come essiccante per essiccare un'ampia varietà di solventi poiché è economico e non reagisce con la maggior parte dei solventi non acquosi. Il cloroformio è un esempio di un solvente che può essere efficacemente essiccato utilizzando cloruro di calcio.

Distillazione utilizzando un sale disciolto

Quando un sale viene sciolto in un solvente, ha sempre l'effetto di aumentare il punto di ebollizione di quel solvente, cioè diminuisce la volatilità del solvente. Quando il sale è facilmente solubile in un costituente di una miscela ma non in un altro, la volatilità del costituente in cui è solubile diminuisce e l'altro costituente non viene alterato. In questo modo, ad esempio, è possibile rompere l'azeotropo acqua/etanolo sciogliendovi acetato di potassio e distillando il risultato.

Distillazione estrattiva

La distillazione estrattiva è simile alla distillazione azeotropica, tranne che in questo caso il trascinatore è meno volatile di qualsiasi costituente dell'azeotropo. Ad esempio, l'azeotropo del 20% di acetone con l'80% di cloroformio può essere rotto aggiungendo acqua e distillando il risultato. L'acqua forma uno strato separato in cui si dissolve preferenzialmente l'acetone. Il risultato è che il distillato è più ricco di cloroformio rispetto all'azeotropo originale.

Pervaporazione e altri metodi a membrana

Il metodo di pervaporazione utilizza una membrana più permeabile a un costituente rispetto a un altro per separare i costituenti di un azeotropo mentre passa dalla fase liquida a quella vapore. La membrana è truccata per giacere tra le fasi liquida e vapore. Un altro metodo a membrana è la permeazione al vapore , in cui i costituenti passano attraverso la membrana interamente nella fase vapore. In tutti i metodi a membrana, la membrana separa il fluido che la attraversa in un permeato (ciò che passa attraverso) e un retentato (ciò che viene lasciato indietro). Quando la membrana viene scelta in modo che sia più permeabile a un costituente rispetto a un altro, allora il permeato sarà più ricco di quel primo costituente rispetto al retentato.

Sistemi complessi

Sistema azeotropico a sella Metanolo/Acetone/Cloroformio calcolato con mod. UNIFAC

Le regole per gli azeotropi positivi e negativi si applicano a tutti gli esempi discussi finora, ma ci sono alcuni esempi che non rientrano nelle categorie degli azeotropi positivi o negativi. Il più noto di questi è l'azeotropo ternario formato da 30% di acetone , 47% di cloroformio e 23% di metanolo , che bolle a 57,5°C. Ogni coppia di questi costituenti forma un azeotropo binario, ma cloroformio/metanolo e acetone/metanolo formano entrambi azeotropi positivi mentre cloroformio/acetone forma un azeotropo negativo. L'azeotropo ternario risultante non è né positivo né negativo. Il suo punto di ebollizione cade tra i punti di ebollizione dell'acetone e del cloroformio, quindi non è né un punto di ebollizione massimo né un punto di ebollizione minimo. Questo tipo di sistema è chiamato azeotropo a sella . Solo i sistemi di tre o più costituenti possono formare azeotropi a sella.

Un raro tipo di azeotropo binario complesso è quello in cui le curve del punto di ebollizione e del punto di condensazione si toccano in due punti del diagramma di fase. Tale sistema è chiamato doppio azeotropo e avrà due composizioni azeotropiche e punti di ebollizione. Un esempio è l'acqua e la N- metiletilendiammina.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno