Azeotropi: perché sono difficili da separare?
Chi opera nei settori che fanno uso intensivo di solventi — come l’industria farmaceutica, chimica, della stampa o della verniciatura — sa bene che non tutte le miscele liquide si lasciano separare facilmente. Alcune sembrano ‘resistere’ alla separazione, come nel caso degli azeotropi: combinazioni di liquidi che si comportano in modo anomalo e rendono inefficace la distillazione tradizionale.
Un azeotropo è una miscela di due o più liquidi che, una volta raggiunta una certa proporzione, si comporta come un “unico liquido” durante la distillazione. In pratica, il vapore che si forma ha la stessa composizione della miscela liquida: ciò rende inefficace la distillazione semplice, che invece si basa sulla diversa volatilità dei componenti.
Dove nasce il problema?
Il problema con gli azeotropi nasce dal fatto che, durante la distillazione, il comportamento della miscela non segue le regole consuete basate sui singoli punti di ebollizione. Anche se uno dei liquidi presenti nella miscela è molto più volatile, le forze intermolecolari tra i componenti fanno sì che questi evaporino simultaneamente. Questo accade perché l’equilibrio tra fase liquida e fase vapore viene raggiunto in modo tale che la composizione non cambia, nemmeno dopo ripetuti cicli di evaporazione e condensazione. In pratica, è come se la miscela si comportasse come un’unica sostanza e rimanesse unita, rendendo impossibile ottenere un componente puro solo con la distillazione semplice.
Un esempio concreto: etanolo e acqua.
Distillando una miscela di acqua ed etanolo, si riesce ad aumentare la concentrazione dell’etanolo fino al 95,6%. A questo punto si raggiunge l’azeotropo: la miscela bolle a circa 78,1°C, e il vapore ha esattamente la stessa composizione del liquido. Non si può andare oltre senza metodi alternativi.
Tipologie di azeotropi
- Di minima ebollizione: la miscela azeotropica ha un punto di ebollizione più basso di quello dei singoli componenti. Es: etanolo-acqua.
- Di massima ebollizione: l’opposto, con un punto di ebollizione più alto. Es: acido cloridrico-acqua.
Alcuni esempi noti
- Acetone/Metanolo: azeotropo a 56,5°C
- Cloroformio/Metanolo: azeotropo a 56,5°C
- Acido acetico/Acqua: azeotropo a 100,1°C
- Isopropanolo/Acqua: azeotropo a 80,3°C
Quando la distillazione classica non basta, ci sono soluzioni più avanzate:
- Distillazione azeotropica: aggiungendo un terzo componente che “rompe” l’equilibrio.
- Variazione di pressione: cambiando le condizioni operative si modifica l’equilibrio.
- Tecnologie a membrana: separano selettivamente i componenti.
Conclusione.
Se ti trovi a gestire miscele difficili da separare, è molto probabile che ci sia di mezzo un azeotropo. Sapere come si comportano è il primo passo per affrontare il problema in modo efficace. Se vuoi approfondire e capire come possiamo aiutarti a gestire i solventi azeotropici, contattaci: troviamo insieme la soluzione migliore.
