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EIN Azeotrop ist ein (nicht ideal) Mischung aus zwei oder mehr Komponenten, deren Dampfphase hat die gleiche Zusammensetzung wie die Flüssigphase. Daher ist es nicht in einem möglich Destillationskolonne um eine Mischung zu erhalten, die reiner als das Azeotrop ist.
Die Abbildung unten zeigt die T,x-Diagramme angezeigt. Es ideale Mischung von A, B zeigt kein Azeotrop und hat a Dampf- und Flüssigkeitsleitung das von einem Siedepunkt zum anderen Siedepunkt gehen. Die Mischung C, D hat a minimales Azeotrop: Der Siedepunkt der azeotropen Mischung ist niedriger als die Siedepunkte der einzelnen Komponenten. Die Mischung E, F hat a maximales Azeotrop: Der Siedepunkt der azeotropen Mischung ist höher als die Siedepunkte der einzelnen Komponenten.
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Das obige Bild gibt eine allgemeine Vorstellung davon, wie ein Azeotrop aussieht. Die beiden Zahlen rechts sind jedoch falsch. Am azeotropen Punkt tritt ein Minimum oder Maximum auf, wo die Ableitung der Temperatur (oder des Drucks) auf die Zusammensetzung sowohl von der Dampfleitung als auch der Flüssigkeitsleitung gleich Null ist. Im azeotropen Punkt sind Druck und Temperatur daher unabhängig von der Zusammensetzung. So könnte eine horizontale Tangente gezogen werden, was in diesem Bild nicht möglich ist.
Beispiel
Eines der bekanntesten Beispiele für Azeotrope ist das (niedrigsiedende) Azeotrop von Ethanol mit Wasser, die dafür verantwortlich ist, dass maximal 96 % Ethanol auch durch fraktionierte Destillation aus verdünntem Alkohol gewonnen werden können.
Druckabhängigkeit
Oft ist das Azeotrop empfindlich gegen Druckd.h. bei einem anderen Druck tritt der azeotrope Punkt an einer anderen Stelle auf. Anschließend ist es möglich, das Gemisch nach der Flüchtigkeit mittels zweier Kolonnen mit unterschiedlichen Drücken durch Destillation aufzutrennen.
Die Druckabhängigkeit hängt damit zusammen, dass der Siedepunkt einer Flüssigkeit gleich dem Punkt ist, an dem der Dampfdruck der Flüssigkeit gleich dem Luftdruck auf der Flüssigkeit ist. Für ein Azeotrop bedeutet dies, dass der kombinierte Dampfdruck gleich dem Druck auf der Flüssigkeit sein muss. Bei einem höheren Luftdruck ist eine höhere Temperatur erforderlich, um den Dampfdruck gleich diesem höheren Luftdruck bereitzustellen. Da sich der Dampfdruck zweier Flüssigkeiten selten mit der Temperatur gleich ändert, ergibt die Siedetemperatur bei unterschiedlichen Drücken normalerweise auch eine unterschiedliche Zusammensetzung von Flüssigkeit und Dampf.
Schlepper
Eine andere Lösung besteht darin, eine zusätzliche Komponente hinzuzufügen, die das Azeotrop aufhebt. Eine solche Komponente wird a Schlepper (oder Schlepper) erwähnt. Um beispielsweise 100 % Ethanol zu erhalten, wird ein 'Wasserschlepper' verwendet als Benzol zugegeben: Benzol ergibt ein niedrigsiedendes Azeotrop im Verhältnis 54:22:24 mit Wasser und Ethanol. Durch Überleiten des Azeotrops wird das Wasser aus dem Ethanol entfernt.
Beispiele für Destillationskolonnen-Setups
Die folgenden Beispielaufbauten zeigen, wie ein azeotropes Gemisch A,B getrennt werden kann. Im ersten Bild herrscht in Destillationskolonne 1 ein anderer Druck als in Destillationskolonne 2, wodurch sich ein Azeotrop bewegen kann. Im zweiten Beispiel wird Komponente C zugegeben und in der ersten Spalte mit A von B getrennt, und in der zweiten Spalte werden A und C voneinander getrennt. Komponente C wird über einen rückgeführten Strom in die erste Kolonne zurückgeführt.
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Kann auch mit diesen beiden Methoden keine Trennung erzielt werden, Extraktion immer noch wie Trennmethode angewendet werden.
Azeotrope Mischungen sind beispielsweise wichtig in Kältemittel. weil Chlor-Fluor-Kohlenwasserstoffe sollten wegen ihres Einflusses auf die Ozonschicht, sollte man als Ersatz auf Mischungen von Fluorkohlenwasserstoffen mit den gleichen Eigenschaften zurückgreifen. Azeotrope Gemische sind dann interessant, weil sie kondensieren und verdampfen, als wären sie ein reiner Stoff und kein Gemisch.