質問: 極大共沸点をもつ混合物の分離について教えてください アセトンとクロロホルムのように極大共沸点をもつ混合物も、精密蒸留で純物質を得ることはできないのでしょうか? 極小共沸点をもつ混合物は純物質が得られないのは分かるのですが、例にあげたアセトン-クロロホルム混合液の場合、沸点が「アセトン<クロロホルム<共沸点」なので、混合物を加熱すると、まずアセトンが留出し、次いでクロロホルムが留出してくるのではないのでしょうか?
回答: まず気液平衡に対し誤解があるようなので補足します。例えば、共沸混合物をつくらない水-メタノール混合液を加熱すると、沸点の低いメタノールだけが留出するのではなく、メタノールと水の混合蒸気が留出してきます。ただし、この時蒸気中のメタノールの濃度は液中のメタノール濃度より高くなります。次に、最初に流出してきた蒸気を一旦凝縮させ、再度同じ操作をすれば、メタノールの濃度は更に上がります。 一方共沸点を持つ系の場合、共沸点に近づくと蒸気中の低沸点成分が高くならず、液と蒸気の組成が同じに近づき、これ以上蒸留操作をしても意味がなくなってきます。 なお、上に記述した事象は極大(極小)共沸物および原料組成が共沸組成より上か下により変わります。 このため共沸成分を蒸留で分離するためには特別の工夫が必要になってきます。例えば操作圧力を減圧下で行えば共沸が切れる場合もあります。またこの系に共沸が切れる第三成分を混入させ蒸留する方法もあります。工業的には経済的な観点からこの方法を用いることが多いようです。アセトンークロロホルムで第三成分としてどのような成分があるかは中々文献が見当たりませんでした。