1

V.6. Distilarea azeotrop

O serie de substane formeaz mpreun amestecuri azeotrope (vezi Tabelul 1). Amestecul azeotrop este un amestec de dou sau mai multe componente, care, la un anumit raport de combinare ntre ele, se comport la distilare ca o substan pur:

- are punct de fierbere net (temperatur constant pe parcursul fierberii); - are aceeai compoziie att n faza lichid ct i n faza de vapori (xA = yA, xB = yB). Punctul de fierbere al unui amestec azeotrop poate fi: 9 mai mic dect punctul de fierbere al componentelor amestecului amestec

azeotrop cu punct de fierbere inferior; 9 mai mare dect punctul de fierbere al componentelor amestecului amestec

azeotrop cu punct de fierbere superior; Deoarece un amestec azeotrop are aceeai compoziie att n faza lichid ct i n

faza de vapori, el nu poate fi separat prin distilare, deoarece distilatul are aceeai compoziie cu amestecul supus distilrii.

Tabelul 1. Amestecuri azeotrope uzuale.

Amestec azeotrop Temperatura de fierbere a

componenilor, C

Compoziia amestecului azeotrop, %

Temperatura de fierbere a azeotropului,

C Ap etanol 100 78,3 4 96 78,15 Ap acetat de etil 100 78 9 91 70 Ap acid formic 100 100,7 23 77 107,3 Ap dioxan 100 101,3 20 80 87 Ap tetraclorur de carbon 100 77 4 96 66 Ap benzen 100 80,6 9 91 69,2 Ap toluen 100 110,3 20 80 84,1 Etanol acetat de etil 78,3 78 30 70 72 Etanol benzen 78,3 80,6 32 68 68,2 Etanol cloroform 78,3 61,2 7 93 59,4 Etanol tetraclorur de carbon 78,3 77 16 84 64,9 Acetat de etil tetraclorur de carbon 78 77 43 57 75 Metanol tetraclorur de carbon 64,7 77 21 79 55,7 Metanol benzen 64,7 80,6 39 61 48,3 Cloroform aceton 61,2 56,4 80 20 64,7 Toluen acid acetic 110,6 118,5 72 28 105,4 Etanol benzen ap 78,3 80,6 100 19 74 7 64,9

Formarea azeotropilor poate fi utilizat pentru a fi provocat antrenarea unui

component dintr-un amestec de multe ori realizarea unei separri eficace prin distilare este bazat pe adaosul unui nou component la amestecul de distilat, n scopul mririi volatilitii relative a componenilor iniiali. Atunci cnd componentul adugat (antrenant) formeaz amestecuri azeotrope cu unul (sau mai muli) din componenii iniiali, procedeul este cunoscut drept distilare azeotrop.

Pentru exemplificare se poate aminti distilarea azeotrop ap benzen ntr-o reacie de esterificare acid carboxilic alcool n cataliz acid. Benzenul se recircul n mediul de reacie pn cnd se ndeprteaz ntreaga cantitate de ap ce rezult din reacie.

2

Foarte important este uscarea azeotrop, prin care substanei de uscat i se adaug o alt substan, care formeaz amestec azeotrop cu apa i, n plus este insolubil n ap (la rece), de exemplu benzen.

Substana se nclzete ntr-un aparat ca cel din Figura 1, ap formeaz azeotrop cu benzenul i se evapor (p.f. 69C), iar la rcire se separ n dou faze i apa cade n partea de jos a tubului separator.

n acest fel se poate observa uor terminarea condensrii apei i se poate totodat msura cantitatea de ap. n cadrul unor reacii chimice, n urma crora se formeaz ap, se poate monitoriza uor avansarea reaciei, echilibrul fiind deplasat n sensul dorit, prin faptul c se elimin n mod constant ap.

Antrenatori buni pentru ap sunt: benzen, toluen, xilen, cloroform, tetraclorur de carbon. n cazul ultimilor doi antrenatori, ntruct sunt mai grei dect apa, separatorul de ap se modific (Figura 1b). Tubul gradat, naintea nclzirii, se umple prin aspirare cu agentul dorit.

Figura 1. Separatori de ap

Dac e vorba de separarea unei cantiti mari de ap, se recomand aparatul din

Figura 1c, care permite scoaterea continu a apei. Aparatul lucreaz mai bine, numai dac este fixat n poziie perfect vertical i dac mai nti se umple cu antrenant pentru a asigura alimentarea continu a balonului n care are loc uscarea cu antrenant.