定義
恆沸混合物,又稱共沸混合物,是指在恆定壓力下沸騰時,兩組分或多組分的液體混合物,其組分與沸點均保持不變,此時沸騰產生的蒸汽與液體本身有著完全相同的組成。
共沸物是不可能通過常規的蒸餾或分餾手段加以分離的。值得注意的是:任一共沸物都是針對某一特定外壓而言。對於不同壓力,其共沸組分和沸點都將有所不同;實踐證明,沸點相差大於30K的兩個組分很難形成共(恆)沸物(如水與丙酮就不會形成共沸物)。
分類
恆沸混合物可分為其溫度-組分相圖特徵兩類: 正共沸物和負共沸物。
恆沸混合物混合物的溫度-組分相圖有著顯著的特徵,即,其氣相線(氣液混合物和氣態的交界)與液相線(液態和氣液混合物的交界)有著共同的最高點或最低點。如此點為最高點,則稱為正共沸物,具有最高恆沸點;如此點為最低點,則稱為負共沸物,具有最低恆沸點。大多數共沸物都是負共沸物,即有最低沸點。
用途
恆沸混合物可用來乾燥有機物。有些有機化合物能與水形成共沸混合物,可以利用該特性,在待乾燥的有機物中加入共沸組成中某一有機物,因共沸混合物的沸點通常低於待乾燥的有機物的沸點,所以蒸餾時可將水帶出來,從而達到乾燥的目的。
常見的恆沸混合物及沸點
並非所有的二元液體混合物都可形成共沸物,下列表格列出了一些常用的共沸物組成及其共沸點。
(1)與水形成的二元共沸物(水的沸點為100℃)
溶劑 | 沸點/℃ | 共沸點/℃ | 含水量/% | 溶劑 | 沸點/℃ | 共沸點/℃ | 含水量/% |
氯仿 | 61.2 | 56.1 | 2.5 | 甲苯 | 110.5 | 85.0 | 20 |
四氯化碳 | 77.0 | 66.0 | 4.0 | 正丙醇 | 97.2 | 87.7 | 28.8 |
苯 | 80.4 | 69.2 | 8.8 | 異丁醇 | 108.4 | 89.9 | 88.2 |
丙稀腈 | 78.0 | 70.0 | 13.0 | 二甲苯 | 137-40.5 | 92.0 | 37.5 |
二氯乙烷 | 83.7 | 72.0 | 19.5 | 正丁醇 | 117.7 | 92.2 | 37.5 |
乙睛 | 82.0 | 76.0 | 16.0 | 吡啶 | 115.5 | 94.0 | 42 |
乙醇 | 78.3 | 78.1 | 4.4 | 異戊醇 | 131.0 | 95.1 | 49.6 |
乙酸乙酯 | 77.1 | 70.4 | 8.0 | 正戊醇 | 138.3 | 95.4 | 44.7 |
異丙醇 | 82.4 | 80.4 | 12.1 | 氯乙醇 | 129.0 | 97.8 | 59.0 |
乙醚 | 35 | 34 | 1.0 | 二硫化碳 | 46 | 44 | 2.0 |
甲酸 | 101 | 107 | 26 |
(2)常見有機溶劑間的共沸混合物
共沸混合物 | 組分的沸點/℃ | 共沸物的組成(質量)/% | 共沸物的沸點/℃ |
乙醇-乙酸乙酯 | 78.3,78.0 | 30:70 | 72.0 |
乙醇-苯 | 78.3,80.6 | 32:68 | 68.2 |
乙醇-氯仿 | 78.3,61.2 | 7:93 | 59.4 |
乙醇-四氯化碳 | 78.3,77.0 | 16:84 | 64.9 |
乙酸乙酯-四氯化碳 | 78.0,77.0 | 43:57 | 75.0 |
甲醇-四氯化碳 | 64.7,77.0 | 21:79 | 55.7 |
甲醇-苯 | 64.7,80.4 | 39:61 | 48.3 |
氯仿-丙酮 | 61.2,56.4 | 80:20 | 64.7 |
甲苯-乙酸 | 101.5,118.5 | 72:28 | 105.4 |
乙醇-苯-水 | 78.3,80.6,100 | 19:74:7 | 64.9 |
恆沸混合物的分離
因為恆沸混合物的沸點不隨蒸發過程而變化,因此其沸騰產生的蒸汽與液體本身有著完全相同的組成,所以共沸物是不可能通過常規的蒸餾或分餾手段加以分離的。
分離恆沸混合物主要由兩種方法,一種是藉助添加其他物質,如夾帶劑或乾燥劑,來清除共沸點,再進行精餾即可。
另一種是利用滲透汽化膜技術,其能吸收某些對其有化學親和力的物質,並能濾出親和力小的物質。親水膜可以用於從溶劑中分離水,親有機物膜可以用來從水中去除有機物。