Азеотропная смесь — смесь двух или более жидкостей, состав которой не меняется при кипении, то есть смесь с равенством составов равновесных жидкой и паровой фаз.

При изменении давления изменяется не только температура кипения, но и состав азеотропной смеси, этим они отличаются от чистых жидкостей.

Для разделения азеотропных смесей используют различные технологии:

См. также

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Азеотропная смесь» в других словарях:

АЗЕОТРОПНАЯ СМЕСЬ — (от a отрицательная приставка zeo киплю и trope поворот, изменение), жидкая смесь, которая при данном давлении не разделяется на компоненты путем перегонки. Напр., 96% ный водный раствор этилового спирта (спирт ректификат) перегонкой при… … Большой Энциклопедический словарь

азеотропная смесь — азеотропная смесь; отрасл. нераздельно кипящая смесь Раствор, образующий при равновесии пар того же состава … Политехнический терминологический толковый словарь

азеотропная смесь — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN azeotropic mixture … Справочник технического переводчика

азеотропная смесь — (от а. отрицательная приставка, zéō киплю и tropē поворот, изменение), жидкая смесь, которая при данном давлении не разделяется на компоненты путём перегонки. Например, 96% ный водный раствор этилового спирта (спирт ректификат) перегонкой… … Энциклопедический словарь

азеотропная смесь — azeotropinis mišinys statusas T sritis chemija apibrėžtis Skystasis mišinys, kurio distiliavimu esant tam pačiam slėgiui negalima perskirti į atskirus komponentus. atitikmenys: angl. azeotrope; azeotropic mixture; constant boiling mixture rus.… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Азеотропная смесь — (от а отрицательная частица, греческое zéō киплю и tropē поворот, изменение) нераздельно кипящая смесь; однородная жидкая смесь (См. Жидкие смеси), которая при перегонке не разделяется на фракции. Существование А. с. открыто в 1810 Дж.… … Большая советская энциклопедия

азеотропная смесь — (а. + гр. zed киплю + trope изменение) нераздельнокипящая смесь; однородная смесь двух или нескольких жидкостей, которая при перегонке не разделяется на фракции; около 50% жидких смесей промышленного значения образуют азеотропные смеси. Новый… … Словарь иностранных слов русского языка

АЗЕОТРОПНАЯ СМЕСЬ — (от а отрицат. приставка, zeo киплю и trope поворот, изменение), жидкая смесь, к рая при данном давлении не разделяется на компоненты путём перегонки. Напр., 96% ный вод. р р этилового спирта (спирт ректификат) перегонкой при норм. давлении… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Азеотропная смесь — холод. техн. Смесь жидкостей, жидкая и газообразная фазы которой в условиях термодинамического равновесия имеют один и тот же состав. Температура кипения смеси постоянна … Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого

азеотропная смесь — нераздельнокипящая смесь … Cловарь химических синонимов I

Источник

АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ

АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ (азеотропы) (от греч. а—приставка, означающая отрицание или отсутствие к.-л. свойства,-киплю и -поворот, изменение), жидкие смеси, характеризующиеся равенством составов равновесных жидкой и паровой фаз. При их перегонке образуется конденсат того же состава, что и исходный р-р; поэтому азеотропные смеси наз. также нераздельнокипящими. Наличие азеотропных смесей существенно затрудняет разделение жидких смесей и требует применения специальных методов ректификации.

Азеотропные смеси встречаются как в двойных, так и в многокомпонентных системах. Нек-рые в-ва особенно склонны к образованию азеотропных смесей, особенно с представителями к.-л. одного го-мологич. ряда. В многокомпонентных системах можно наблюдать явления полиазеотропии, когда гомологи и их изомеры из разл. рядов могут образовывать между собой большое число двух- и многокомпонентных азеотропных смесей, охватывающих широкий концентрац. интервал.

Известно ок. 10 000 систем с азеотропными смесями, что составляет примерно половину всех изученных смесей. Поэтому изучение св-в систем с азеотропизмом необходимо для построения общего учения о фазовых равновесиях и кри.тич. состоянии. Такие сведения особенно важны для хим. и нефтехим. отраслей пром-сти, поскольку в их исходных материалах, промежуточных или конечных продуктах почти всегда имеются системы с азеотропными смесями, а технол. процессы часто проводятся при повыш. т-рах и давлениях, т.е. вблизи критич. параметров и в закритич. области.

Двухкомпонентные системы. Кривые зависимости общего давления от состава при постоянной т-ре (изотермы общего давления) имеют максимумы или минимумы (точки А₁, А₂, А₃ на рис. 1). Соответственно на изобарах т-р кипения в этих точках имеются минимумы или максимумы (см. Коновалова законы). При максимуме на изотерме (минимуме на изобаре) азеотроп наз. положительным, при минимуме на изотерме (максимуме на изобаре)-отрицательным. Среди двойных систем с азеотропными смесями примерно 93% приходится на системы с положит. азеотропами. Известны случаи существования в одной системе двух азеотропов разного знака при S-образной изобаре т-р кипения (напр., в системе фторбензол-бензол).

Азеотропные смеси возникают вследствие отклонения поведения системы от поведения, свойственного идеальным р-рам. Названия «положительный» и «отрицательный» азеотроп соответствуют положит. и отрицат. отклонениям от идеальности. Азеотропные смеси могут образовываться даже при весьма малых отклонениях от идеальности, если изобарич. т-ры кипения обоих компонентов близки между собой. В этих случаях составы азеотропных смесей обычно ближе к эквимолярным, чем при значит. различии т-р кипения компонентов, когда азеотропные смеси могут располагаться и на концах концентрац. интервала системы, вблизи чистых компонентов. При составе, близком к 100% одного из компонентов, азеотроп наз. тангенциальным или почти тангенциальным.

Рис. 1. Диаграмма равновесия жидкость-пар в двойной системе с положит. (а) и отрицат. (б) азеотропами; 1-4-изотермы равновесия жилкой и паровой фаз; A₁, А₂, А₃-азеотропы; К_аз-критич. точка азеотропа; ЦС_аз-линия азеотропов; М-точка, соответствующая температурному минимуму (а) и температурному максимуму (б) на критич. кривой, соотв. К₁К_азМК₂ и К₁МК_азК₂.

Рис. 2. Диаграмма равновесия жидкость-пар в системе с расслаивающейся жидкой смесью; аКb-пограничная кривая равновесия двух жидких фаз; кривые 1-4-изобары равновесия; c₁, с₂-составы пара, равновесного двум жидким фазам a₁b₁ и а₂b₂; CL-линия гетероазеотропов.

Общих методов, позволяющих предсказать возможность образования в данной системе азеотропной смеси и ее параметры (состав, т-ру кипения, давление пара), пока не существует, поэтому применяют ряд приближенных методов.

Отличит. черты систем с азеотропизмом не исчерпываются существованием в них азеотропной смеси, главная особенность к-рой состоит в том, что в термодинамич. отношении она ведет себя как чистое в-во независимо от числа компонентов. Наличие азеотропной смеси оказывает влияние на св-ва системы и за пределами существования азеотропной смеси. Особенно отчетливо это проявляется в объемном поведении системы. Из-за того что на изотермах общего давления пара имеются экстремумы, изотерма объема для паровой фазы обязательно имеет минимум у систем с положит. азеотропом и максимум у систем с отрицат. азеотропом (точки M₁,М₂, М₃ на рис. 3). При этом составы, соответствующие экстремумам, вследствие неидеальности паровой фазы не совпадают с составами азеотропных смесей. При положит. азеотропе критич. состояние достигается сначала для смеси и на критич. кривой появляется температурный минимум, в к-ром равновесие жидкость-пар распадается на две области (точка М₃ на рис. 3, а). В одной из них в нек-ром интервале т-р еще сохраняется азеотропная смесь; точка соприкосновения линии азеотропов с критич. кривой наз. критич. точкой азеотропа К_аз (рис. 1, а). С повышением т-ры эти области постепенно уменьшаются, стягиваясь к критич. точкам чистых компонентов. При отрицат. азеотропе область равновесия жидкость-пар сохраняется при т-рах выше критич. т-р чистых компонентов, располагаясь в средней части концентрац. интервала (рис. 1, б и 3, б). При дальнейшем повышении т-ры эта область стягивается в точку, отвечающую максимуму т-ры на критич. кривой (точки М на рис. 3, б).

Рис. 3. Диаграммы равновесия жидкость-пар в координатах объем-состав для двойной системы с положит. (а) и отрицат. (6) азеотропами; 1-5-изотермы равновесия жидкой и паровой фаз; М₁, М₂, M₃-минимумы (а) и максимумы (б) на изотерме паровой фазы; изотерма 3 соответствует температурному минимуму М₃(а) и температурному максимуму М₄(б) на критич. кривой, соотв. K₁M₃K₂ и К₁М₄К₂.

Термодинамич. поведение систем с азеотропными смесями резко отличается от поведения простых систем и в закритич. области. Зависимости объема, энтальпии и энтропии газовой смеси от состава при постоянных т-ре и давлении (изотермы-изобары) при составе, близком к К_аз, имеют точки перегиба с вертикальной касательной. Значения этих величин изменяются с концентрацией очень сильно. Так, в системе аммиак-этан мольный объем газовой смеси при ничтожном изменении состава возрастает почти вдвое. Изотермы-изобары вышеуказанных величин проходят, кроме того, через резко выраженные максимумы. Эти и др. особенности систем с азеотропными смесями распространяются на значит. интервал т-р и давлений в закритич. области. Поэтому использование ур-ний состояния, применяемых обычно к газовым смесям в области невысоких т-р и давлений, невозможно, если нет сведений о наличии (или отсутствии) в данной системе азеотропной смеси и о пределах ее существования.

Тройные системы. Добавление к двойной неидеальной системе третьего компонента может как уменьшить, так и увеличить ее неидеальность. Поэтому в тройной системе может не быть тройного азеотропа и при наличии азеотропных смесей в двойных системах, составляющих данную тройную. И наоборот, тройной азеотроп может появиться при отсутствии в двойных системах азеотропных смесей, причем вероятность появления тройного азеотропа тем больше, чем больше число азеотропных смесей в двойных системах.

В тройных системах встречаются три типа азеотропных смесей. Положит. азеотроп характеризуется максимумом на изотермич. повети давления пара (соотв. минимумом на изобарич. пов-сти т-р кипения) в треугольной диаграмме равновесия (рис. 4). Эта диаграмма показывает зависимость концентраций компонентов, при к-рых имеется равновесие жидкость-пар, от т-ры (при постоянном давлении) или давления (при постоянной т-ре). Составы тройной системы представлены концентрац. треугольником. Изобарич. пов-сть с₁А (1,2)с₂А (2,3)с₃А (1,3)К для равновесных жидких фаз имеет тройную азеотропную смесь в точке К. Концентрация азеотропной смеси соответствует точке А (1,2,3) на треугольнике составов. Положит. азеотропная смесь образуется в тех случаях, когда в исходных двойных системах имеются только положит. азеотропы [на рис. 4 каждая двойная система имеет азеотропы в точках А (1,2), А (2,3), А (1,3)]. Отрицат. азеотропная смесь образуется, когда в системе имеются только отрицат. двойные азеотропы. Ей соответствует минимум на изотермич. повети общего давления (максимум на изобарич. пов-сти т-р кипения).

Рис. 4. Диаграмма равновесия жидкость-пар в системе с тройным положительным азеотропом К состава А(1, 2, 3) и тремя двойными азеотропами А(1, 2), А(2, 3), А(1, 3). Заштрихована изобарич. пов-сть равновесной жидкой фазы.

Составы тройных азеотропных смесей изменяются с т-рой (давлением). Соответствующая зависимость изображается пространств. кривой в изобарич. (изотермич.) призме. Кривая может доходить до критич. пов-сти системы, отграничивающей область существования двухфазного равновесия жидкость-пар, но может заканчиваться и ранее. Объемное поведение тройных систем очень сложно. Оно определяется не только наличием тройного азеотропа и его типом, но и типами двойных азеотропных смесей в исходных системах, поскольку обусловленные последними особенности св-в не исчезают скачком с прибавлением третьего компонента.

Эксперим. исследования систем с тройными азеотропными смесями очень трудоемки. Поэтому большую роль здесь играют теоретич. представления о возможных видах диаграмм состояния. Широко используется для этого правило азеотропии, к-рое качественно связывает кол-во и типы двойных и тройных азеотропов в системе. Поскольку в тройных системах изобарич. поверхности т-р кипения имеют хребты и впадины, то для проведения ректификации удобными становятся выделенные ими отдельные области параметров.

===
Исп. литература для статьи «АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ» : Свентославский В., Азеотропия и полиазеотропия, пер. с англ., М., 1968; Огородников С.К., Лестева Т.М., Коган В. Б., Азеотропные смеси. Справочник, Л., 1971; Маленко Ю.И., Молодснко П. Я., Диаграммы трехкомпонентных азеотропных систем, Л., 1975; Казакова Н. Е., Системы с азеотропизмом при высоких давлениях, М., 1978; Хазанова Н. Е., Соминская Е.Э., Захарова А.В., «Ж. физ. химии», 1981, т. 55, № 10, с. 2640-42. Н. Е. Хазанова.

Страница «АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Источник

Что называют азеотропной смесью

АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ (азеотропы) (от греческого а—приставка, означающая отрицание или отсутствие к.-л. свойства,-киплю и -поворот, изменение), жидкие смеси, характеризующиеся равенством составов равновесных жидкой и паровой фаз. При их перегонке образуется конденсат того же состава, что и исходный раствор; поэтому АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс. называют также нераздельнокипящими. Наличие А. с. существенно затрудняет разделение жидких смесей и требует применения специальных методов ректификации. АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. встречаются как в двойных, так и в многокомпонентных системах. Некоторые вещества особенно склонны к образованию АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс., особенно с представителями к.-л. одного го-мологич. ряда. В многокомпонентных системах можно наблюдать явления полиазеотропии, когда гомологи и их изомеры из различные рядов могут образовывать между собой большое число двух- и многокомпонентных АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с., охватывающих широкий концентрац. интервал.

Известно ок. 10 000 систем с АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с., что составляет примерно половину всех изученных смесей. Поэтому изучение свойств систем с азеотропизмом необходимо для построения общего учения о фазовых равновесиях и кри.тич. состоянии. Такие сведения особенно важны для химический и нефтехимический отраслей промышлености, поскольку в их исходных материалах, промежуточных или конечных продуктах почти всегда имеются системы с АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс., а технол. процессы часто проводятся при повыш. температурах и давлениях, т.е. вблизи критической параметров и в закритической области.

Двухкомпонентные системы. Кривые зависимости общего давления от состава при постоянной температуре (изотермы общего давления) имеют максимумы или минимумы (точки А₁, А₂, А₃ на рис. 1). Соответственно на изобарах температур кипения в этих точках имеются минимумы или максимумы (см. Коновалова законы). При максимуме на изотерме (минимуме на изобаре) азеотроп называют положительным, при минимуме на изотерме (максимуме на изобаре)-отрицательным. Среди двойных систем с АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс. примерно 93% приходится на системы с положит. азеотропами. Известны случаи существования в одной системе двух азеотропов разного знака при S-образной изобаре температур кипения (например, в системе фторбензол-бензол).

Рис. 1. Диаграмма равновесия жидкость-пар в двойной системе с положит. (а) и отрицат. (б) азеотропами; 1-4-изотермы равновесия жилкой и паровой фаз; A₁, А₂, А₃-азеотропы; К_аз-критической точка азеотропа; ЦС_аз-линия азеотропов; М-точка, соответствующая температурному минимуму (а) и температурному максимуму (б) на критической кривой, соответственно К₁К_азМК₂ и К₁МК_азК₂.

Рис. 2. Диаграмма равновесия жидкость-пар в системе с расслаивающейся жидкой смесью; аКb-пограничная кривая равновесия двух жидких фаз; кривые 1-4-изобары равновесия; c₁, с₂-составы пара, равновесного двум жидким фазам a₁b₁ и а₂b₂; CL-линия гетероазеотропов.

Общих методов, позволяющих предсказать возможность образования в данной системе АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс. и ее параметры (состав, температуру кипения, давление пара), пока не существует, поэтому применяют ряд приближенных методов.

Отличит. черты систем с азеотропизмом не исчерпываются существованием в них АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс., главная особенность которой состоит в том, что в термодинамическое отношении она ведет себя как чистое вещество независимо от числа компонентов. Наличие АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. оказывает влияние на свойства системы и за пределами существования азеотропной смеси. Особенно отчетливо это проявляется в объемном поведении системы. Из-за того что на изотермах общего давления пара имеются экстремумы, изотерма объема для паровой фазы обязательно имеет минимум у систем с положит. азеотропом и максимум у систем с отрицат. азеотропом (точки M₁,М₂, М₃ на рис. 3). При этом составы, соответствующие экстремумам, вследствие неидеальности паровой фазы не совпадают с составами АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. При положит. азеотропе критической состояние достигается сначала для смеси и на критической кривой появляется температурный минимум, в котором равновесие жидкость-пар распадается на две области (точка М₃ на рис. 3, а). В одной из них в некотором интервале температур еще сохраняется АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс.; точка соприкосновения линии азеотропов с критической кривой называют критической точкой азеотропа К_аз (рис. 1, а). С повышением температуры эти области постепенно уменьшаются, стягиваясь к критической точкам чистых компонентов. При отрицат. азеотропе область равновесия жидкость-пар сохраняется при температурах выше критической температур чистых компонентов, располагаясь в средней части концентрац. интервала (рис. 1, б и 3, б). При дальнейшем повышении температуры эта область стягивается в точку, отвечающую максимуму температуры на критической кривой (точки М на рис. 3, б).

Рис. 3. Диаграммы равновесия жидкость-пар в координатах объем-состав для двойной системы с положит. (а) и отрицат. (6) азеотропами; 1-5-изотермы равновесия жидкой и паровой фаз; М₁, М₂, M₃-минимумы (а) и максимумы (б) на изотерме паровой фазы; изотерма 3 соответствует температурному минимуму М₃(а) и температурному максимуму М₄(б) на критической кривой, соответственно K₁M₃K₂ и К₁М₄К₂.

Термодинамич. поведение систем с АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. резко отличается от поведения простых систем и в закритической области. Зависимости объема, энтальпии и энтропии газовой смеси от состава при постоянных температуре и давлении (изотермы-изобары) при составе, близком к К_аз, имеют точки перегиба с вертикальной касательной. Значения этих величин изменяются с концентрацией очень сильно. Так, в системе аммиак-этан мольный объем газовой смеси при ничтожном изменении состава возрастает почти вдвое. Изотермы-изобары вышеуказанных величин проходят, кроме того, через резко выраженные максимумы. Эти и др. особенности систем с АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. распространяются на значительной интервал температур и давлений в закритической области. Поэтому использование уравений состояния, применяемых обычно к газовым смесям в области невысоких температур и давлений, невозможно, если нет сведений о наличии (или отсутствии) в данной системе АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. и о пределах ее существования.

Тройные системы. Добавление к двойной неидеальной системе третьего компонента может как уменьшить, так и увеличить ее неидеальность. Поэтому в тройной системе может не быть тройного азеотропа и при наличии АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. в двойных системах, составляющих данную тройную. И наоборот, тройной азеотроп может появиться при отсутствии в двойных системах АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с., причем вероятность появления тройного азеотропа тем больше, чем больше число АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. в двойных системах.

В тройных системах встречаются три типа АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. Положит. азеотроп характеризуется максимумом на изотермодинамически повети давления пара (соответственно минимумом на изобарич. поверхности температур кипения) в треугольной диаграмме равновесия (рис. 4). Эта диаграмма показывает зависимость концентраций компонентов, при которых имеется равновесие жидкость-пар, от температуры (при постоянном давлении) или давления (при постоянной температуре). Составы тройной системы представлены концентрац. треугольником. Изобарич. поверхность с₁А (1,2)с₂А (2,3)с₃А (1,3)К для равновесных жидких фаз имеет тройную АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. в точке К. Концентрация А. с. соответствует точке А (1,2,3) на треугольнике составов. Положит. А. с. образуется в тех случаях, когда в исходных двойных системах имеются только положит. азео-тропы [на рис. 4 каждая двойная система имеет азеотропы в точках А (1,2), А (2,3), А (1,3)]. Отрицат. АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ с. образуется, когда в системе имеются только отрицат. двойные азеотропы. Ей соответствует минимум на изотермодинамически повети общего давления (максимум на изобарич. поверхности температур кипения).

Рис. 4. Диаграмма равновесия жидкость-пар в системе с тройным положит. азеотропом К состава А(1, 2, 3) и тремя двойными азеотропами А(1, 2), А(2, 3), А(1, 3). Заштрихована изобарич. поверхность равновесной жидкой фазы.

Составы тройных АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс. изменяются с температурой (давлением). Соответствующая зависимость изображается пространств. кривой в изобарич. (изотермодинамически) призме. Кривая может доходить до критической поверхности системы, отграничивающей область существования двухфазного равновесия жидкость-пар, но может заканчиваться и ранее. Объемное поведение тройных систем очень сложно. Оно определяется не только наличием тройного азеотропа и его типом, но и типами двойных А. с. в исходных системах, поскольку обусловленные последними особенности свойств не исчезают скачком с прибавлением третьего компонента.

Эксперим. исследования систем с тройными АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИс. очень трудоемки. Поэтому большую роль здесь играют теоретич. представления о возможных видах диаграмм состояния. Широко используется для этого правило азеотропии, которое качественно связывает количество и типы двойных и тройных азеотропов в системе. Поскольку в тройных системах изобарич. поверхности температур кипения имеют хребты и впадины, то для проведения ректификации удобными становятся выделенные ими отдельные области параметров.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей

Источник