ازئوتروپ

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت ومدیرت-گروه فنی ومهندسی:

ازئوتروپ ترکیبی از مایعات است که ترکیب و نقطه جوش آن را در حین تقطیر حفظ می کند. همچنین به عنوان مخلوط اززوتروپیک یا مخلوط نقطه جوش ثابت شناخته می شود. ازئوتروپی زمانی اتفاق می افتد که مخلوط جوشانده می شود بخار را تشکیل می دهد که دارای ترکیب مشابه مایع است. این اصطلاح با ترکیب پیشوند “الف” به معنای “نه” و کلمات یونانی برای جوشاندن و چرخش گرفته شده است. این کلمه برای اولین بار در یک انتشارات توسط شیمیدانان انگلیسی جان وید (۱۹۱۲-۱۸۶۴) و ریچارد ویلیام مریمان در سال ۱۹۱۱ استفاده شد.

در مقابل ، مخلوطی از مایعات که تحت هر شرایطی یک ازئوتروپ تشکیل نمی دهند ، زئوتروپیک نامیده می شود.

انوع ازئوتروپ:ازئوتروپ ممکن است با توجه به تعداد مواد تشکیل دهنده ، قابلیت جمع شدن یا نقاط جوش آنها طبقه بندی شود:

تعداد اجزای سازنده: اگر یک ازئوتروپ از دو مایع تشکیل شده باشد ، به عنوان یک آزئوتروپ دوتایی شناخته می شود ازئوتروپ متشکل از سه مایع یک آزئوتروپ سه تایی است. همچنین ازئوتروپ ساخته شده از بیش از سه ماده تشکیل دهنده.

ناهمگن یا همگن:ازئوترپ همگن از مایعاتی تشکیل شده است که قابل اختلاط هستند. آنها راه حلی را تشکیل می دهند. ازئوتروپهای ناهمگن ناقص هستند و دو مرحله مایع را تشکیل می دهند.

مثبت یا منفی: هنگامی که نقطه جوش مخلوط پایین تر از هر یک از اجزای تشکیل دهنده آن باشد ، یک آزئوتروپ مثبت شکل میگیرد. هنگامی که نقطه جوش مخلوط بالاتر از هر یک از اجزای تشکیل دهنده آن است ، یک آزئوتروپ منفی یا آزئوتروپ حداکثر جوش تشکیل می شود.یک نمونه شناخته شده ازازئوتروپ مثبت مخلوط۹۵٫۶درصداتانول و۴٫۴درصداب است.اتانول دردمای۷۸٫۴ درجه سانتی گرادجوش می اید،اب درصددردجه سانتی گرادجوش می ایداماازئوتروپ دردمای۷۸٫۱ درجه سانتی گرادجوش می ایدکه پایینترازاجزای تشکیل دهنده ان است.درواقع۷۸٫۱حداقل دمایی است که دران هرمحلول اتانول اب میتواندجوش بیاید.به طورکلی یک ازئوتروپ مثبت دردمای پایین ترنسبت به سایراجزای تشکیل دهنده ان جوش می اید.

نمونه ای ازازئوتروپ منفی ترکیبی از۲۰٫۲درصدهیدروژن کلریدو۷۹٫۸درصداب است.هیدروژن کلریددر-۸۴درجه سانتی گرادواب درصددرجه سانتی گرادجوش می اید،اماازئوتروپ در۱۱۰درجه می جوشدکه بالاترازنقطه جوش هریک ازترکیبات تشکیل دهنده ان است .حداکثر دما یی که در آن هر محلول هیدروکلریک اسید می تواند بجوشد۱۱۰درجه سانتی گراداست.به طورکلی یک ازئوتروپ منفی دردمای بالاترنسبت به دیگرموادتشکیل دهنده ان جوش می اید.

جداسازی ازئوتروپ:

از آنجا که تقطیر کسری را نمی توان برای جدا کردن اجزای یک ازئوتروپ مورد استفاده قرار داد ، از روش های دیگر باید استفاده شود:

تقطیر چرخش فشار تغییرات رابرای تغییرترکیب مخلوط برای غنی سازی تقطیربامولفه موردنظراعمال می کند.

تکنیک دیگر شامل اضافه کردن یک متصل کننده(ماده سومی که به عنوان شکننده ازئوتروپ داستفاده می شود) ، ماده ای است که باعث تغییر ناپایداری یکی از اجزای ازئوتروپ می شود. در بعضی موارد ،  گیرنده با یک جزء واکنش نشان می دهد تا یک ترکیب غیرتولیدی راتشکیل شود. تقطیر با استفاده از ماده سوم تقطیر ازئوتروپیک نامیده می شود.

تبخیرتراوشی(PERVAPORATION) شامل جداسازی اجزا با استفاده از غشایی است که برای یک ماده تشکیل دهنده بیشتر از دیگری قابل نفوذ است. نفوذ بخار یک روش مرتبط با استفاده از غشایی است که در مرحله بخار یک جزء از سایر قسمتها نفوذپذیرتر است.

یک نمونه متداول ازازئوتروپ مخلوطی متشکل از۹۵٫۶ درصداتانول و۴٫۴درصداب است که دردمای ثابت ۷۸٫۱درجه سانتی گرادبه جوش می اید. در بعضی موارد ، دو مایع تقریباً غیرقابل امتزاج هستند اما وقتی مخلوط آنها جوش آمد ، بخار آنها از نسبت ثابت آن دو تشکیل شده و با دو فاز مایع همزیستی می شوند. چنین مخلوطی را هتروازئوتروپ می نامند. گفته می شود ترکیبی از حلالها که در صورت اختلاط به هر نسبت ، یک ازئوتروپ را تشکیل نمی دهند ، دارای زئوتروپیک هستند.

هنگام انجام تقطیر مخلوطی از حلالها ، شناختن ترکیب آزئوتروپ مخلوط اغلب مفید است. همچنین ، هنگامی که یک فرایند شیمیایی دو یا چند حلال زباله تولید می کند ، ممکن است جمع آوری حلال ها در ظروف جداگانه ، برای جلوگیری از تشکیل ازئوتروپ و همچنین آسان تر برای بازیافت حلال ها مهم باشد. از آزئوتروپ استونیتریل ، متانول و آب برای تکنیک تحلیلی معروف به کروماتوگرافی مایع با فشار بالا (HPLC) استفاده می شود.

ریشه کلمه ازئوتروپ:

کامه ازئوتروپ ازدوکلمه یونانی تشکیل شده است که معنی ان این است که هیچ تغیری درجوشش ایجادنمی شود.

چراازئوتروپ وجوددارد:

همانطور که قبلاً بحث شد ازئوتروپ تنها زمانی می تواند تشکیل شود که مخلوطی از قانون رائولت منحرف شود. قانون رائولت وقتی اعمال می شود كه مولكول های سازنده به همان اندازه ای كه خودشان دارند به یكدیگر بچسبند. به عنوان مثال  اگر اجزای سازنده X و Y باشند ، X با Y انرژی تقریباً برابر با xبرابر x و Y با Y انجام می شود. انحراف مثبت از قانون رائولت هنگامی حاصل می شود كه سازندگان از یكدیگر بی تفاوت باشند. از آنجا که این مخلوط باعث می شود در کل مولکول ها چسبندگی بیشتری نسبت به اجزای خالص داشته باشند ، آنها با سرعت بیشتری از مرحله جمع شده فرار می کنند ، که می گویند فاز مایع و وارد فاز بخار می شود. هنگامی که X به Y تهاجمی تر از X می پردازد و Y به Y می کند ، نتیجه یک انحراف منفی از قانون رائولت است. در این حالت به دلیل وجود مولکولهای موجود در مخلوط بیشتر از اجزای خالص ، آنها تمایلی به فرار از مرحله مایع به هم چسبیده ندارند.