კონცეფცია განმარტებაში ABC

კანდელა როციო ბარბისანი | აპრ. 2022
ქიმიური ინჟინერი

ნარევი შეიძლება მიეცეს ორი ან მეტი კომპონენტით და მისი შემადგენლობა ეს იგივეა როგორც თხევად, ასევე აირის ფაზაში, ეს ქმნის მსგავსებას სუფთა ნივთიერებებთან. აქედან ადვილად გამოდის, რომ ეს ნარევი თავის კომპონენტებად ვერ გამოიყოფა ისეთი პროცესებით, როგორიცაა ფრაქციული დისტილაცია, რადგან, როგორც ზემოთ აღინიშნა, ის შეინარჩუნებს თავის პროპორციებს და იქცევა ისე, თითქოს ერთი კომპონენტი.

კიდევ ერთი მახასიათებელი ის არის, რომ ამ ნარევის დუღილის წერტილი შეიძლება იყოს უფრო მაღალი, დაბალი ან თუნდაც ტოლი მისი ერთ-ერთი კომპონენტის. როცა აზეოტროპი ადუღდება ა ტემპერატურა მაქსიმალური დუღილის, იგი ცნობილია როგორც მაქსიმალური აზეოტროპი და როდესაც ის ამას აკეთებს ყველაზე დაბალ ტემპერატურაზე, იგი ცნობილია როგორც მინიმალური აზეოტროპი. ეს ნიშნავს, რომ მინიმალურ აზეოტროპს აქვს უფრო დაბალი დუღილის წერტილი, ვიდრე მისი სუფთა კომპონენტები და პირიქით მაქსიმალური აზეოტროპით. მაგალითად, ნარევში მეთანოლი - ბენზოლი, აზეოტროპი მინიმალურია (0,61 ბენზოლი - 0,39 მეთანოლი ფრაქციებში. მოლარული), რომლის დუღილის წერტილი არის 58 °C, ავზში, სადაც ბენზოლის დუღილის წერტილი არის 80 °C, ხოლო მეთანოლის. 65°C

მინიმალური და მაქსიმალური აზეოტროპები

ახლა… საიდან მოდის აზეოტროპი? როდესაც არის გადახრა Კანონი რაული, ანუ აზეოტროპული ნარევის ორთქლის წნევა პირდაპირ არ არის დაკავშირებული მის მოლარულ ფრაქციასთან, სწორედ მაშინ ჩნდება აზეოტროპული ნარევის კონცეფცია. ეს გადახრები ხდება მაშინ, როდესაც კომპონენტები მნიშვნელოვნად იზიდავენ ან მოგერიებენ ერთმანეთს, ანუ ინტერმოლეკულური ძალები ძალიან განსხვავებულია სხვადასხვა ნაერთებში.

როდესაც გადახრა დადებითია, გვაქვს მინიმალური აზეოტროპი, ხოლო თუ გადახრა უარყოფითია, გვაქვს მაქსიმალური აზეოტროპი. ამ კონცეფციის უკეთ გასაგებად, მოდით გადავხედოთ რამდენიმე გრაფიკას:

აქ ჩვენ ვხედავთ, რომ თუ ნარევი იდეალური იყო, რაულის კანონით, სუფთა კომპონენტების ორთქლის წნევა უნდა შეერთდეს სწორი ხაზით, რადგან ასევე, არსებობს გადახრა იმ კანონიდან, რომელიც იწვევს მინიმალური და მაქსიმალური აზეოტროპების ფორმირებას, იმისდა მიხედვით, არის თუ არა უფრო დიდი ან ნაკლები აფინურობა კომპონენტები. როდესაც გადახრა რაულტის კანონთან არის უარყოფითი, როგორც მარცხნივ სურათზე, ეს არის მინიმალური დიაგრამა წნევის, მაგრამ მაქსიმალური ტემპერატურის დიაგრამაში (შესაბამისად, მაქსიმუმის აზეოტროპი). მეორე მხრივ, თუ გადახრა დადებითია რაულის კანონთან, ეს იქნება მაქსიმალური წნევა vs. შემადგენლობა, მაგრამ მინიმალური დიაგრამაში ტემპერატურა vs. შემადგენლობა (აქ გვაქვს მინიმალური აზეოტროპი). არ აურიოთ დიაგრამები წნევა vs. შემადგენლობა და ტემპერატურა vs. შემადგენლობა.

ეთანოლ-წყლის ნარევის შემთხვევაში არის მინიმალური აზეოტროპი, რომლის შემადგენლობაა 95,6% ეთანოლი და 4,4% წყალი. აზეოტროპული ნარევის დუღილის ტემპერატურა 78,2 °C-ით დაბალია, ვიდრე სუფთა კომპონენტების ტემპერატურა. ასე რომ, დავუშვათ წყალ-ეთანოლის ნარევის დისტილაცია მაღალი წყლის შემცველობით (დაახლოებით 100%). შეუძლებელი იქნება სუფთა ალკოჰოლის მიღება, რადგან გამოხდის თითოეულ ეტაპზე მიიღება უფრო დიდი ფრაქციები. ეთანოლი, მაგრამ არასოდეს მიაღწევს 100%-ს, ის თანდათან უახლოვდება აზეოტროპული ნარევის შემადგენლობას (ყველაზე დაბალი წერტილი ქვეშ). ამიტომ, წყლის მსგავსად, მას აქვს მინიმალური აზეოტროპების ფორმირების ტენდენცია ორგანული ნაერთები (ინტერმოლეკულური ძალების ტიპებიდან გამომდინარე, რომლებიც ურთიერთქმედებენ), საჭიროა წინასწარ ამოიღოთ წყალი ნარევიდან სუფთა ნაერთის მისაღებად. ან, როგორც კი აზეოტროპი მიიღება, მეთოდები მოპოვება დამატებითი წყალი.

ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, შემთხვევითი არ არის ალკოჰოლის პოვნა (სუპერმარკეტში და აფთიაქი) 95%-ით არის ყველაზე იაფი პროდუქტი, რომლის მიღებაც შესაძლებელია. სუფთა ალკოჰოლის მისაღებად აუცილებელია აზეოტროპის „გატეხვა“. ტექნიკა დამატებითი, როგორიცაა საშრობი საშუალებების ან აზეოტროპული დისტილაციის გამოყენება. აზეოტროპული დისტილაცია შედგება ნარევისთვის დამატებითი კომპონენტის დამატებისგან, რომელიც მოქმედებს შეწებებით და ურთიერთქმედება ნარევის რომელიმე კომპონენტთან (უფრო მაღალი აფინურობით) შეიძლება ამოღებულ იქნეს ნარევიდან.