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共沸

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2-丙醇 / 水的蒸气 - 液体平衡显示共沸行为
2-丙醇 / 的蒸气 - 液体平衡显示共沸行为

共沸(英语:Azeotrope),是指两组分或多组分的液体混合物以特定比例组成时,在恒定压力沸腾,其蒸气组成比例与溶液相同的现象。这实际是表明,此时沸腾产生的蒸气与液体本身有着完全相同的组成。共沸物是不可能通过常规的蒸馏分馏手段加以分离的。

并非所有的二元液体混合物都可形成共沸物,一些例子列在了下面。这类混合物的温度—组分相图有着显著的特征,即,其气相线(气液混合物和气态的交界)与液相线(液态和气液混合物的交界)有着共同的最高点或最低点。如此点为最高点,则称为负共沸物;如此点为最低点,则称为正共沸物。大多数共沸物都是正共沸物,即有最低沸点。

值得注意的是,任一共沸物都是针对某一特定外压而言。对于不同压力,其共沸组分和沸点都将有所不同。

分类

正共沸物

正共沸物--氯仿与甲醇混合溶液
正共沸物--氯仿甲醇混合溶液

当该溶液共沸点的沸点温度低于其所有组成成分的沸点则称该溶液为正共沸物。

较为有名的正共沸物是重量百分浓度为95.63%的乙醇与4.37%的水混合溶液。其中,乙醇的沸点为78.4°C,而水的沸点则为100°C,但共沸点的沸点温度则为78.2°C,同时低于其组成成分乙醇与水的沸点。事实上,在所有组成比例的酒精-水混合液中,沸点78.2°C是最低的。任何正共沸物的沸点都低于该混合溶液其他组成比例的沸点。



负共沸物

负共沸物--甲酸与水混合溶液
负共沸物--甲酸混合溶液

当该溶液共沸点的沸点温度高于其所有组成成分的沸点则称该溶液为负共沸物。

较为有名的负共沸物是重量百分浓度为20.2%的盐酸(氯化氢-水混合溶液)。其中,氯化氢的沸点为-84°C,而水的沸点则为100°C,但共沸点的沸点温度则为110°C,同时高于其组成成分氯化氢与水的沸点。事实上,在所有组成比例的盐酸中,沸点110°C是最高的。任何负共沸物的沸点都高于该混合溶液其他组成比例的沸点。



非匀相共沸物

A phase diagram for a binary system displaying a eutectic point.
A phase diagram for a binary system displaying a eutectic point.

当两种物质不完全互溶(即该溶液存在两个以上的液体)时,可以发现共沸现象发生于溶液的互溶间隙之间,则称该溶液为非匀相共沸物。





常见共沸物

  • 硝酸(68.4%)/ ,沸点122 °C
  • 高氯酸(71.6%)/ 水,沸点203 °C(负共沸物)
  • 氢氟酸(35.6%)/ 水,沸点111.35 °C(负共沸物)
  • 乙醇(95.63%)/ 水,沸点78.2 °C(正共沸物)
  • 硫酸(98.3%)/ 水,沸点330 °C
  • (18.5%)/ 乙醇(74%)/ 组成一个三元共沸物,沸点64.9 °C(负共沸物)

参见

外部链接

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