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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Azéotrope » ?

Aussi appelé : azeotrope positif · azeotrope negatif

Définition 7.10 Chimie universitaire — 2e année · Chapitre 7 — Diagrammes binaires liquide–vapeur et distillation

Un azéotrope est un mélange liquide qui bout sans changer de composition : la vapeur qu’il donne a sa propre composition. Un azéotrope positif (écart positif) présente un maximum de pression sur le diagramme isotherme et un minimum de température d’ébullition sur le diagramme isobare ; un azéotrope négatif présente l’inverse.

À gauche : éthanol–eau sous la pression atmosphérique, d’après un modèle à un paramètre ajusté sur la composition de l’azéotrope (0.881) ; l’azéotrope bout au-dessous des deux liquides purs. À droite : un couple modèle à fort écart négatif (A = -2.0, pressions de vapeur du benzène et du toluène) ; l’azéotrope bout au-dessus des deux. À gauche : éthanol–eau sous la pression atmosphérique, d’après un modèle à un paramètre ajusté sur la composition de l’azéotrope (0.881) ; l’azéotrope bout au-dessous des deux liquides purs. À droite : un couple modèle à fort écart négatif (A = -2.0, pressions de vapeur du benzène et du toluène) ; l’azéotrope bout au-dessus des deux.
À gauche : éthanol–eau sous la pression atmosphérique, d’après un modèle à un paramètre ajusté sur la composition de l’azéotrope (0.881) ; l’azéotrope bout au-dessous des deux liquides purs. À droite : un couple modèle à fort écart négatif (A=−2.0A = -2.0, pressions de vapeur du benzène et du toluène) ; l’azéotrope bout au-dessus des deux.

Exemples

Exemple 7.12 (Éthanol et eau)

L’éthanol et l’eau s’écartent positivement de la loi de Raoult et forment un azéotrope à 95 % d’éthanol en masse sous la pression atmosphérique. Avec M=46.07M = 46.07 et 18.02 g/mol18.02\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}, sa fraction molaire en éthanol vaut

xaz=95/46.0795/46.07+5/18.02=0.881.x_{\text{az}} = \frac{95/46.07}{95/46.07 + 5/18.02} = 0.881 .

Il bout un peu au-dessous de l’éthanol pur (78.3∘C78.3{}^{\circ}\mathrm{C}). Le diagramme ci-dessous est calculé à partir d’un modèle d’activité à un paramètre, ln⁡γ1=A(1−x)2\ln\gamma_1 = A(1 - x)^2, ln⁡γ2=Ax2\ln\gamma_2 = Ax^2, dont le paramètre (A=1.09A = 1.09) est ajusté pour que l’azéotrope tombe à cette composition : le modèle reproduit l’allure, et place l’azéotrope à 77.9∘C77.9{}^{\circ}\mathrm{C}.

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