Azeótropo

Un azeótropo (o mezcla azeotrópica) es una mezcla líquida de dos o más compuestos químicos que hierven a temperatura constante y que se comportan como si estuviesen formadas por un solo componente.

Un azeótropo puede hervir a una temperatura superior, intermedia o inferior a la de los constituyentes de la mezcla, permaneciendo el líquido con la misma composición inicial, al igual que el vapor, por lo que no es posible separarlos por destilación simple o por extracción líquido-vapor utilizando líquidos iónicos como el cloruro de 1-butil-3-metilimidazolio.

El azeótropo que hierve a una temperatura máxima se llama azeótropo de ebullición máxima y el que lo hace a una temperatura mínima se llama azeótropo de ebullición mínima, los sistemas azeotrópicos de ebullición mínima son más frecuentes que los de ebullición máxima.

Un ejemplo es la mezcla de etanol y agua,[1] que forma un azeótropo para una concentración del 96 % en peso de alcohol, que hierve a una temperatura de 78,2  °C. Con una destilación simple se obtiene un alcohol con esta concentración, pero para conseguir un compuesto más puro se necesita utilizar recursos especiales como una destilación azeotrópica.

Tipos

Azeótropos positivos y negativos

Cada azeótropo tiene una temperatura de ebullición característica, el cual puede ser menor o mayor que las temperaturas de ebullición de cualquiera de sus componentes. Los azeotrópos constituidos por 2 componentes son llamados azeótropos binarios, por tres azeótropos ternarios, etc.

Ejemplos conocidos son mezclas de un 95.63 % etanol + agua a presión atmosférica (1 atm, o 101.3 kPa). Etanol y agua hierven a 78.4 °C y 100 °C respectivamente, mientras que el azeótropo lo hace a 78.2 °C. De hecho, 78.2 °C es la mínima temperatura a la que una mezcla de etanol + agua puede hervir, a presión atmosférica.[2] Se trata entonces de un azeótropo de temperatura mínima, también conocido como azeótropo positivo debido a cómo el comportamiento de esta mezcla se desvía de la ley de Raoult.

Un ejemplo de mezcla azeotrópica negativa es el ácido clorhídrico, a una concentración de 20.2 % de cloruro de hidrógeno en agua. El cloruro de hidrógeno hierve a −84 °C, mientras que el azeótropo lo hace a 110 °C, la cual es mayor, por lo tanto se trata de un azeótropo de temperatura máxima o negativo debido nuevamente, a su desviación respecto de la ley de Raoult.

Azeótropos homogéneos y heterogéneos

Si los compuestos presentes en la mezcla no son completamente miscibles, es posible encontrar un azeótropo sobre una agujero de miscibilidad. Este tipo de azeótropo es llamado heterogéneo entonces, debido a la presencia de 2 fases líquidas sobre la fase vapor. Por el contrario, si el azeótropo se encuentra fuera de una zona de inmiscibilidad (como los ejemplos anteriores de etanol+agua y cloruro de hidrógeno+agua), se trata de un azeótropo homogéneo.

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