共沸混合物

共沸混合物 が何であるかを理解するために、「共沸混合物」という単語の意味 (a (否定) + ギリシャ語の ゼイン (沸騰、泡) + ギリシャ語の トロポス (モード、方向、偏差) を評価してみましょう。化学の文脈では、次のことができます。共沸混合物とは、温度と組成がずれることなく沸騰する物質であると言えます。したがって、共沸混合物では、あたかも 純粋な物質 であるかのように振る舞う 2 つ以上の物質の混合物が得られます。 沸騰する と他の混合物とは異なる挙動をします。

パスタを作ったり、誰かがパスタを準備しているのを見たことはありますか。一般的に、最初のステップは水を入れて沸騰させ、沸騰したら塩と油を加え、最後にパスタを茹でます。これは偶然にこのようになったわけではなく、水の中に何らかの物質を入れると沸点が変化し、沸騰に時間がかかり、パスタの準備にかかる時間が長くなるという物理的な説明があります。これは、水、塩、油、パスタの混合物が共沸混合物ではないために起こります。共沸混合物がある場合、沸騰中の温度はプロセスの最初から最後まで一定に保たれます。この沸点は、その個々の成分の沸点よりも高い場合も低い場合もあります。エチル アルコールの例を考えてみましょう。これは、95.5% のアルコール (沸点 (TE) は 78.37 °C) と 4.5% 水 (TE は 100 °C) の共沸混合物です。この混合物を加熱すると、沸騰します。温度78.1℃。

共沸混合物のもう 1 つの特徴は、平衡状態にある液相と気相の同じ組成を維持することです。したがって、共沸混合物、たとえばエチルアルコール (7%) + クロロホルム (93%) とこの組成物が液体の場合、これらのパーセンテージは気相でも同じになります。

しかし、これらの混合物はどのようにして形成されるのでしょうか?その形成は一般に、成分の沸点が近い場合、または極性やイオン電荷が異なる場合に起こり、それにより成分間の引力が有利になり、混合物の形成につながります。

また、共沸混合物がある場合、それらを個々の成分に分離することは可能でしょうか?この場合、他のタイプの混合物とは異なり、共沸混合物の成分は 分別蒸留 によって分離できません。これは、蒸留プロセスにおいて温度の変化に応じて混合物の組成が変化し、分離が可能になるために起こります。ただし、共沸混合物では液相の組成が気相と同じになるため、蒸留の前後で同じ組成となり、成分の分離が妨げられることに注意してください。したがって、混合物の種類によっては高さ数メートルの分留塔を使用して 蒸留 を実行する必要があります。

共沸混合物は冷却を受けることもありますが、この場合、沸騰と同様に、ガスが液体になるまで 凝縮 温度も固定され一定になります。さらに、最初に気相にあった混合物の組成は、液相でも維持されます。

参考文献:

ティトとカント。日常的なアプローチにおける化学。 1 冊、パート B – 物理化学。編集者サライバ、2005 年。

アトキンス、P.W.ジョーンズ、ロレッタ。化学の原理 現代の暮らしと環境を問う 1冊。第3版ポルト アレグレ: ブックマン、2006

アトキンス、P.W.ポーラ、フリオ・デ。物理化学、第 1 巻、8 編。リオデジャネイロ：LTC、2008年。