Ein Azeotrop (auch azeotropes Gemisch; griechisch: a - "Verneinung", zeo - "siedend", tropos - "Drehung, Wendung, Richtung") ist ein Stoffgemisch, das man nicht durch gewöhnliche Destillation trennen kann, weil die Zusammensetzung in der Flüssigkeit und in der Gas-Phase gleich sind. Im Phasendiagramm berühren sich die Siede- und die Taukurve. Beim Sieden verhalten sich azeotrope Gemische wie Reinstoffe.

Man unterscheidet Maximum- und Minimumazeotrope:

• Das positive Azeotrop entspricht im p,x-Diagramm dem Stoffgemisch am Maximum des Dampfdrucks. Der Siedepunkt dieses Gemisches besitzt im T,x-Diagramm ein Minimum und liegt unter denjenigen der beteiligten Reinstoffe. Beispiele dafür sind die Systeme Ethanol/Wasser und Wasser/Dioxan.
• Das negative Azeotrop entspricht im p,x-Diagramm dem Stoffgemisch am Minimum des Dampfdrucks. Der Siedepunkt dieses Gemisches besitzt im T,x-Diagramm ein Maximum und liegt über denjenigen der beteiligten Reinstoffe. Ein Beispiel dafür ist das System Wasser/Salpetersäure.

Trennverfahren

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Azeotrope Rektifikation

Beim mehrfachen Destillieren eines Ethanol-Wasser-Gemisches erhält man ein Azeotrop aus 95,6 % Ethanol und 4,4 % Wasser. Dieses Gemisch lässt sich nicht weiter durch Destillieren trennen, da es einen konstanten Siedepunkt von 78,2 °C aufweist, der niedriger ist als die Siedepunkte der beiden Reinstoffe (100 °C bzw. 78,32 °C).

Durch Zusatz einer dritten Komponente oder durch Destillation bei einem anderen Druck kann dieses Azeotrop jedoch getrennt werden. So bildet das Wasser/Ethanol-Gemisch durch Zugabe von Benzol ein Azeotrop mit drei Komponenten (ein ternäres Gemisch), welches bei 64,9 °C siedet. Nun kann dieses Wasser/Benzol/Ethanol-Gemisch abdestilliert und somit das Wasser nach und nach aus der flüssigen Phase ausgeschleppt werden. Zurück bleibt ein Benzol/Ethanol-Gemisch, von dem sich das Benzol durch eine normale Destillation abtrennen läßt und man wasserfreies Ethanol erhält.

Gaschromatographie

Mit Hilfe eines Gaschromatographen unter Verwendung des richtigen Säulenmaterials, temperatur- und/oder strömungsprogammierter Vorgehensweise können azeotrope Gemische getrennt werden.

Molekularsieb

Durch Zugabe geeigneter Molekularsiebe kann man Wasser oder auch andere niedermolekulare Stoffe aus Azeotropen entfernen. Erreichbare Konzentrationen liegen in ppm-Bereich.

Siehe auch: Phasendiagramm

Weblinks

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• Azeotrope, Nichtideale Mischungen (Uni Paderborn)
• Datenbank für binäre Azeotrope (englisch)
• Animation

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