Azeotropo

Azeotropoa bi likidoren edo gehiagoren nahasketa da, zeinen proportzioak ezin diren distilazio sinpleaz aldatu. Hau gertatzen da azeotropo batek irakiten duenean, lurrunaren eta irakin gabeko nahastearen osagaien proportzioa berdinak direlako. Azeotropo baten portaera ezagutzea garrantzitsua da destilazioak egiteko.  

Azeotropo bakoitzak irakite-puntu berezi bat du. Azeotropo baten irakite-puntua bere osagaietako edozeinen irakite-puntua baino txikiagoa denean azeotropoa positiboa izango da; handiagoa denean, aldiz, azeotropoa negatiboa izango da. Bi azeotropo mota hauen kasuan, ezin dira osagaiak destilazio zatikatuaren bidez bereizi; horren ordez destilazio azeotropikoa erabili ohi da.  
Aplikazio teknikoetarako, nahaste baten konposizioaren, tenperaturaren eta presioaren arteko erlazioen portaera da garrantzitsuena. Hala ere, beste propietate termofisiko batzuek ere azeotropiaren eragina jasaten dute, hala nola gainazal-tentsioak eta garraio-propietateek.
 Etimologia 
Azeotropo terminoa bi hitzen elkarketa da. ζέειν (irakite) eta τρόπος (aldaketa) grekoko hitzetan dute jatorria. Gainera, α (ez) aurrizkia dauka atxikita, eta orotara duen esanahia “irakitean ez dago aldaketarik” da. John Wade kimikari ingelesak eta Richard William Merriman-ek sortu zuten terminoa 1911n. Batez ere testu zaharretan azeotropoei irakite-puntu konstanteen nahasketak ere deitzen zaie, beren konposizioa destilazioarekin aldatzen ez delako.

 Azeotropo motak 

 Azeotropo positiboak 
alt=Positive Azeotrope|ezkerrera|388x388px|Azeotropo positiboa - kloroformo eta metanol nahasketa|thumb
Raoult-en legetik desbideratze positibo handia erakusten duen disoluzioak irakite minimoko azeotropoa eratzen du konposizio espezifiko batean. Oro har, azeotropo positibo batek, bere osagaiekin alderatuta, tenperatura baxuagoan irakiten du. Azeotropo positiboei ere irakite minimoko nahasteak edo presio maximoko azeotropoak deritze. Azeotropo positiboaren adibide ezagun bat etanol-ur nahasketa da (azukreen hartziduran lortua). Nahaste hau %95,63 etanol eta %4,37 urez osatua dago (masan), eta 78,2 °C-an irakiten du. Etanolak 78,4 °C-an irakiten du, eta urak 100 °C-an, baina azeotropoak 78,2 °C-an irakiten du. Beraz, bere osagaiek baino irakite-puntu txikiagoa du. Izan ere, edozein etanol/ur disoluziok presio atmosferikoan irakin dezakeen tenperatura minimoa 78,2 ºC-koa da. Behin konposizio hori lortuta (azeotropikoa), fase likidoan eta lurrun fasean konposizio bera dago, eta ez da banaketarik gertatzen.

Bi disolbatzaileen nahasteen irakitea eta birkondentsazioa egoera kimikoaren aldaketak dira; beraz, fase-diagrama batean hobeto ikus daitezke. Presioa konstante mantentzen bada,  tenperatura eta konposizio parametroak aldakorrak izango dira.

alt=PositiveAzeotropePhaseDiagram|348x348px|thumb|Azeotropo positibo baten fase-diagrama. Ardatz bertikala tenperatura da, eta ardatz horizontala konposizioa
Alboko diagramak X eta Y osagai hipotetikoen azeotropo positibo bat erakusten du. Beheko lerroak zenbait konposizioren irakite-tenperatura adierazten du. Beheko lerroaren azpitik, fase likidoa bakarrik dago orekan. Goiko lerroak, aldiz, zenbait konposizioren irakite tenperatura adierazten du, eta hortik gora, lurruna bakarrik dago orekan. Bi marren artean, fase likidoa eta lurrun-fasea orekan daude: adibidez,% 25eko X :% 75-eko Y nahastea AB tenperaturan berotuz gero, B konposizioko lurruna sortuko litzateke A konposizioko likidoarena baino handiagoa. Diagraman bi kurbek elkar ukitzen duten puntua azeotropoa da. A-tik E-ra dauden lerro horizontalek eta bertikalek destilazioen kopurua erakusten dute.  A puntua nahaste ez-azeotropiko baten irakite-puntua da, eta tenperatura horretan bereizten den lurrunak B konposizioa du. Kurbaren forma horrela izateko, B lurruna A puntuko likidoa baino aberatsagoa izan behar da X osagaian. Lurruna fisikoki bereizten da LBO (likido-bapore oreka) sistematik, eta C punturaino hozten da, non kondentsatu egiten den. Ateratzen den likidoa (C puntua) A puntuan baino aberatsagoa da X osagaian. Bildutako likidoa berriro irakiten bada, D puntura iristen da, eta abar. Progresio mailakatuak erakusten du distilazio errepikatuak ezin duela inoiz X osagaian azeotropoan baino destilatu aberatsagorik sortu.

 Azeotropo negatiboak 
Raoul-ten legetik desbideratze negatibo handia erakusten duen disoluzioak azeotropo maximo eratzen du konposizio espezifiko batean. Azeotropo negatibo batek, oro har, bere osagaien beste edozein proportziok baino tenperatura altuagoan irakiten du. Azeotropo hauei irakite maximoko nahasteak edo azeotropiko minimoko presio-nahasteak esaten zaie. 

Azeotropo negatiboaren adibide bat azido klorhidrikoa da; %20,2 eta %79,8ko ur-kontzentrazioa du (masan). HCl-ak -85 °C-an irakiten du eta urak 100 °C-an, baina azeotropoak 110 °C-an, eta tenperatura hori edozein osagaiena baino handiagoa da. 
alt=NegativeAzeotropePhaseDiagram|thumb|400x400px|Azeotropo negatibo baten fase-diagrama. Ardatz bertikala tenperatura da, ardatz horizontala konposizioa da.
Alboko diagraman, X eta Y osagai idealen azeotropo negatiboa ikus daiteke. Beheko lerroak zenbait konposizioren irakite-tenperatura adierazten du. Beheko lerroaren azpitik, fase likidoa bakarrik dago orekan. Goiko lerroak, aldiz, zenbait konposizioren irakite-tenperatura adierazten du, eta hortik gora, lurruna bakarrik dago orekan. Bi marren artean, fase likidoa eta lurrun-fasea orekan daude. Irudian erakusten den A puntua azeotropotik gertu dagoen konposozioa irakiten hasten den tenperatura izango da eta B puntuak, aldiz, tenperatura berdinean jasotzen den lurrunaren konposizioa adierazten du. Lurrun hori hoztu, kondentsatu eta C puntuan jasotzen da. Kasu honetan azeotropoa negatiboa denez, destilatua azeotropotik urrunago dago A puntua baino. Beraz, destilatua urriagoa da X osagaian eta aberatsagoa Y osagaian jatorrizko nahastea baino.
 Destilazio azeotropikoa 
alt=Azeotr distill|thumb|400x400px|Destilazio azeotropikoare fase-diagrama (ezkerrean) eta prozesuaren aparatuaren fluxu-diagrama (eskuinean)
Azeotropoak osatzen dituzten bi konposatuak banantzeko metodo batzuek entrainer izeneko agente gehigarri bat gehitzea dakarte. Horrek eragin handiagoa izango du osagai azeotropikoetako baten lurrunkortasunean beste batenean baino. Azeotropo bitar bati azeotropo hirutar bat eratzeko entrainer-a gehitzen zaionean, eta sortzen den nahastea destilatzen denean, metodo horri destilazio azeotropikoa deitzen zaio. Adibiderik ohikoena ur/etanol azeotropoari bentzenoa edo ziklohexanoa gehitzea da. Sartzen den ziklohexanoarekin, azeotropo hirutarra %7 ura, %17 etanola eta %76 ziklohexanoa da, eta 62,1 °C-an irakiten du. Ur/etanol Azeotropoari ziklohexano nahikoa  gehitzen zaio, ur guztia azeotropo hirutarrarekin destilatzeko. Nahastea irakiten hasten denean, azeotropoa lurrundu egiten da, eta ia guztiz etanolez osatuta dagoen soberakina geratzen da hondar moduan.

 Adibideak 

 Azido nitrikoa (% 68,4) / ura, 122 °C-an irakiten du.
 Azido perklorikoa (% 28,4) / ura, 203 °C-an irakiten du (azeotropo negatiboa).
 Azido fluorhidrikoa (% 35,6) / ura, 111,35 °C-an irakiten du (azeotropo negatiboa).
 Etanola (% 95) / ura, 78,2 °C-an irakiten du.
 Azido sulfurikoa (% 98,3) / ura, 336 °C-an irakiten du.

 Erreferentziak 

 Kanpo estekak 

Kategoria:Material konposatuak
Kategoria:Destilazioa
Kategoria:Banaketa prozesuak