Azeotropi Bassoebollenti e Altobollenti: Caratteristiche e Comportamento
Gli azeotropi, o miscele azeotropiche, sono composti da due o più liquidi, la cui composizione rimane invariata durante il processo di distillazione. La maggior parte delle soluzioni non segue la legge di Raoult, presentando deviazioni positive o negative. Ad esempio, miscele come benzene ed etanolo manifestano deviazioni positive, mentre miscele come cloroformio e acetone presentano deviazioni negative.
L’entalpia di mescolamento, rappresentata da ΔHmix, gioca un ruolo significativo nel determinare la deviazione. Per esempio, l’entalpia di mescolamento positiva tra etanolo e benzene corrisponde a deviazioni positive dalla legge di Raoult, indicando un processo di mescolamento endotermico. Al contrario, nel caso di cloroformio e acetone, l’entalpia di mescolamento negativa corrisponde a deviazioni negative dalla legge di Raoult, indicando un processo di mescolamento esotermico.
Le differenze nelle strutture molecolari influenzano le deviazioni dalla legge di Raoult. Le molecole di benzene e etanolo sono unite da forze di London, mentre l’etanolo è caratterizzato da forti legami a idrogeno. Quando mescolati, le interazioni molecolari meno favorevoli tra i due composti richiedono l’assorbimento di energia. Nel caso di cloroformio e acetone, le forti attrazioni tra le molecole inducono deviazioni negative dalla legge di Raoult.
Le deviazioni dalla legge di Raoult influenzano la distillazione delle miscele. Le miscele azeotropiche possono essere classificate come azeotropi bassoebollenti, con un punto di ebollizione inferiore ai componenti puri, e azeotropi altobollenti, con un punto di ebollizione superiore ai componenti puri. Durante la distillazione frazionata, le miscele di azeotropi possono comportarsi in modi diversi. Ad esempio, miscele come alcol etilico e acqua sono considerate azeotropi bassobollenti, mentre la miscela di cloroformio e acetone è un azeotropo altobollente.
Il comportamento delle miscele di azeotropi durante la distillazione frazionata può essere studiato dividendo il diagramma di stato in due zone separate. In base alla composizione dell’azeotropo, è possibile considerare separatamente le zone a sinistra e a destra dell’azeotropo come se appartenessero a diagrammi distinti. Durante la distillazione di miscele di azeotropi, la fase vapore si arricchisce del componente più volatile, influenzando la composizione del distillato e del residuo.
Infine, le caratteristiche di alcuni azeotropi comuni sono riportate in una tabella, evidenziando i punti di ebollizione e le composizioni percentuali dell’azeotropo.
Questa analisi dei comportamenti dei azeotropi durante la distillazione frazionata fornisce una panoramica dettagliata delle deviazioni dalla legge di Raoult e del loro impatto sui processi di separazione.