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Viele Stoffe bilden miteinander azeotrope Gemische, d.h. bei einem bestimmten Mischungsverhältnis besitzen sie ein
Siedepunktsmaximum oder -minimum. Ein azeotropes Gemisch läßt sich durch eine einfache Destillation nicht in seine Komponenten trennen, da Flüssigkeits- und Dampfphase dieselbe Zusammensetzung besitzen (siehe Abb. ![[*]](./usr/lib/latex2html/icons.gif/cross_ref_motif.gif){kind=icon}
). Das
Siedediagramm eines Toluol / Wasser-Gemisches zeigt, daß die Taukurve und die Siedekurve an einem bestimmten Punkt zusammenlaufen (azeotrope Punkt). Obwohl die Siedepunkte der reinen Stoffe (Wasser: 100
C, Toluol: 110,6
C) größer sind als der Siedepunkt des Azeotropes (84,1
C), beginnt ein Gemisch aus Wasser / Toluol schon bei 84,
C zu
sieden und erreicht eine Dampfzusammensetzung von 80 % Toluol und 20 % Wasser. Da das entsprechende Kondensat dieselbe Zusammensetzung hat, wird sich ein solches azeotrope Gemisch auch nicht durch mehrfache Destillationen verändern.
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Bekannte Azeotrope sind z.B. die konstant siedende Bromwasserstoffsäure (Kp : 126
C) oder der 96% wässrige Ethanol (Kp: 78,15
C). Die Azeotropbildung kann man ausnutzen, um einen Stoff aus einem Gemisch herauszuschleppen.
Sehr wichtig ist die azeotrope Trocknung, bei der man der zu trocknenden Substanz einen Stoff zusetzt, der mit Wasser ein Azeotrop bildet und außerdem mit Wasser in der Kälte möglichst wenig mischbar ist (z.B. Benzol). Dann erhitzt man in
einer Apparatur nach Abb. zum Sieden. Das Wasser geht mit dem Benzol azeotrop über (Kp: 69
C) und scheidet sich
beim Abkühlen in Tropfen aus, die im graduierten Rohr des Wasserabscheiders (Abb. a) nach unten sinken. Auf diese
Weise ist das Ende der Wasserabscheidung leicht zu erkennen sowie die Wassermenge meßbar. Bei chemischen Umsetzungen, bei denen Wasser entsteht, kann man daher den Fortgang der Reaktion gut beobachten; durch die dauernde
Entfernung des Reaktionswassers wird darüber hinaus das Gleichgewicht im gewünschten Sinne verschoben (z.B. bei der azeotropen Veresterung). Als Wasserabscheider beim Arbeiten mit kleinen Mengen kann der Thielepape-Aufsatz mit dem
entsprechenden Einsatz dienen. Gebräuchliche Wasserschlepper sind Benzol, Toluol, Xylol, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff. Da die beiden letzten spezifisch schwerer sind als Wasser, muß hier ein Wasserabscheider nach Abb. b) verwendet werden. Die folgende Tabelle enthält die Daten der am häufigsten vorkommenden azeotropen
Gemische.
Azeotropes Gemisch |
Kp der Komponenten [
|
Zusammen- setzung [%] |
Kp des Azeotrops [
|
Wasser-Ethanol |
100-78.3 |
4:96 |
78.15 |
Wasser-Ethylacetat |
100-78.0 |
9:91 |
70.0 |
Wasser-Ameisensäure |
100-100.7 |
12:77 |
107.3 |
Wasser-Dioxan |
100-101.3 |
20:80 |
87.0 |
Wasser-Tetra |
100-77.0 |
4:96 |
66.0 |
Wasser-Benzol |
100-80.6 |
9:91 |
69.2 |
Wasser-Toluol |
100-110.6 |
20:80 |
84.1 |
Ethanol-Ethylacetat |
78.3-78.0 |
30:70 |
72.0 |
Ethanol-Benzol |
78.0-80.6 |
32:68 |
66.2 |
Ethanol-Chloroform |
78.3-61.2 |
7:93 |
59.4 |
Ethanol-Tetra |
78.3-77.0 |
16:84 |
64.9 |
Ethylacetat-Tetra |
78.0-77.0 |
43:57 |
75.0 |
Methanol-Tetra |
64.7-77.0 |
21:79 |
55.7 |
Methanol-Benzol |
64.7-80.6 |
39:61 |
48.3 |
Ethanol-Benzol-Wasser |
78.3-80.6-100 |
19:74:7 |
64.9 |
Chloroform-Aceton |
61.2-56.4 |
80:20 |
64.7 |
Toluol-Essigsäure |
110.6-118.5 |
72:28 |
105.4 |
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Kai Jung
2000-11-16
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