Distillation fractionnée et azéotrope

[invite762c0631]

Bonjour,

Je dois préparer un TP sur la distillation d'un mélange et j'ai quelques questions...

D'abord, il faut savoir qu'on ne connaît pas la composition du mélange: il faut la retrouver avec la distillation.
On sait juste que les deux composants sont parmis ceux-là:
éthanol, méthanol, acétone, éther éthylique, acétate d'éthyle, dichlorométhane et toluène.

Le mélange sera composé de deux de ces composants qu'il faudra retrouver en connaissant les températures d'ébullition (et indice de réfraction, densité ect)
Si c'est un mélange idéal, il n'y a pas de problème.

Mais s'il s'agit d'un azéotrope?
Je pourrais connaître l'un des deux constituants par rapport aux restes du composé pur (vu qu'il ne sera pas recueilli à 100%) dans le résidu ou dans le distillat.
Mais comment savoir quel est le second composé?

Si je peux connaître l'indice de réfraction, la densité, ou le point de fusion de l'azéotrope et du mélange initial, en sachant les deux composés, je peux retrouver la quantité de chacun des composés dans le mélange (et dans l'azéotrope).

Mais il me faut connaître le second composé et je ne vois pas comment je pourrais le savoir vu qu'il sera totalement dans l'azéotrope avec une partie du composé dont le reste sera recueilli pur...

Voilà, si vous pouviez m'éclaircir sur ce point...

Merci beaucoup pour votre réponse.
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[Gramon]

un truc pourrait être de regarder si ces composés peuvent former des azéotropes entre eux.

tu les classes par masses molaires croissante et tu les classes aussi par point d'ébulition croissant.
si tu as les mêmes listes ça ne devrait pas faire d'azéotrope.

[skeptikos]

Bonsoir.
La première chose à faire, c'est rechercher pour chaque couple, dans une table s'il y a azéotrope, de plus ces tables donnent le point d'ébullition de chaque composant et également celui de l'azéotrope avec sa composition.
Attention il peut y avoir un azéotrope supérieur dans cette liste c'est à dire dont le point d'ébullition est plus élevé que celui des deux constituants contrairement à ce que tu sembles t'attendre.
Les points d'ébullition te donneront les premiers indices que tu confirmera par d'autres mesures. N'ayant pas le second composé, il te faudra te fier aux caractéristiques de l'azéotrope.
Ces tables se trouvent en principe sur internet.
Bon travail,@+

[invite762c0631]

en classant comme tu l'indiques, Gramon, j'ai:
en fonction de la masse molaire:
toluène
acétate d'éthyle
dichlorométhane
éther éthylique
acétone
éthanol
méthanol

et en fonction de la température d'ébullition:
toluène
éthanol
acétate d'éthyle
méthanol
acétone
dichlorométhane
éther éthylique

donc je risque d'en avoir...

skeptikos, mais même si l'azéotrope a une température d'ébullition plus élevé, je ne pourrais alors avoir en distillat qu'une partie d'un des deux composants que je pourrais identifié, mais le reste et le deuxième seron dans l'azéotrop qui sera alors le résidu, non?

Quant aux tables, j'ai essayé de chercher sur internet des informations sur les azéotropes possibles entre ces composés, mais je n'ai rien trouvé de concluant...

J'ai trouvé certaines données mais pour d'autres couples je n'ai aucune info dessus...

Est-ce que ces tables peuvent être disponibles dans les laboratoires où nous ferons les TP?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gramon]

selon ta liste tu vas probablement avoir des azéotropes.

il y a quand même pas mal de chances que ton prof vous previenne si c'est le cas ou ne vous mette pas un azéotrope.

normallement ce que tu peux aussi faire c'est faire une distillation azéotropique, tu prend ton azéotrope (après la première distillation), (il faut aussi que tu sache que tu as un azéotrope), et tu rajoute une autre substance, le choix de cette substance ce fait sur la miscibilité, il faut qu'elle soit miscible avec un des composé mais pas l'autre. tu sépare les deux phases par décantation, et tu sépare la phase ou il y a 2 composés par distillation.

un exemple c'est pour séparer l'azéotrope eau/éthanol, tu met une phase apolaire ou l'éthanol ce dissous (genre benzène), tu récupère l'eau, et tu distille le mélange éthanol/benzène.

[invite762c0631]

Ben comme je suis en deuxième année de prépa intégrée en école de chimie, je pense qu'ils vont tout aussi bien en donner que non ^^'

Et en fait, le sujet du tp c'est une distillation fractionnée et c'est tout.
Ils nous demandent d'identifier les deux produits du mélange donné par les températures d'ébullition....

Mais pour les azéotropes...
En ce qui concernent les tables qui pourraient fournir des informations sur la composition de l'azéotrope en connaissant un des deux composants, les livres et les tables devraient être disponibles lors des TPs, non?
Parce qu'avec les infos données par le polycopié, on ne sait pas vraiment comment se passera l'identification si d'autres petites manipulations complémentaires seront disponibles ou non...
(je pense à la mesure de l'indice de réfraction ect)

Mais pour la décantation, si elle se base sur la miscibilité, si je ne connais pas un des deux composants, comment être sûr qu'il ne réagira pas non plus avec la substance rajoutée comme pour celui connu?

[Gramon]

je t'ai envoyé un lien vers une liste d'azéotropes par mp

[Gramon]

sinon tu prend un composé qui est immiscible avec celui que tu as déjà identifié, tu décante et tu regarde si l'azéotrope à toujours le même point d'ébullition.

si oui, tu essaye avec quelque chose d'autre

[invite762c0631]

Avec ta liste, j'ai pu trouver certains couples par rapport aux éléments qui pourraient se trouver dans mon mélange.

Mais j'ai encore beaucoup de vide en ce qui concernent les couples issus de :Acetone/Ether éthylique /Acétate d'éthyle/ dichlorométhane/toluène
Je n'ai pas d'information sur les couples de ces composés.

Est-ce que ca veut dire qu'il n'y a pas d'azéotrope pour ces couples là? Ou qu'ils ne sont pas répertorier dans les listes disponibles sur le net?

Pour la décentation, ca va aussi dépendre des produits qu'ils mettent à notre disposition et du matériel qu'ils nous donnent pour la séance...

[invite2313209787891133]

Bonjour

La 1ere chose que tu peux faire c'est d'ajouter de l'eau (si c'est autorisé) et vérifier le pourcentage de décantation; tu ajoute 50 ml de distillat et 50ml d'eau.

Tu peux ranger les composés en 2 familles: Ceux qui sont miscibles (Famille 1: acétate d'éthyle, toluène, dichloro, éther) et ceux qui ne sont pas miscibles avec l'eau (Famille 2 : éthanol, acétone, méthanol)

1/ Si il y a 50ml ou un petit peu moins qui décante il s'agit d'un ou d'un mélange de 2 composés de la famille1.

2/ Si il y a une décantation franche, mais inférieure à 45ml il s'agit d'un mélange d'un composé de la famille 1 et d'un de la famille 2, et il s'agit certainement d'un azéotrope.

3/ Si il n'y a pas de décantation il s'agit d'un ou d'un mélange de 2 composés de la famille 2.

4/ Le distillat ne décante pas mais se trouble nettement; il s'agit d'un mélange de toluène et d'acétone.

5/ La phase orga est en bas: Le mélange contient du dichloro.

Il y a encore d'autres astuces qui permettraient de faire des déductions, et pratiquement de savoir ce que contient le mélange, mais ce n'est pas évident à expliquer ni à voir (le volume des phases change en fonction de la quantité d'eau, et les phases ont une tension de surface différente suivant les composés).
Quand tu recherche des composés tous les jours sur des mélanges de solvants tu peux presque te passer d'analyse

Ensuite il faut faire des recoupements avec les températures d'ébullition des corps purs et des azéotropes.
Il y a une table ici: http://en.wikipedia.org/wiki/Azeotrope_(data)
Une autre là: http://eweb.chemeng.ed.ac.uk/chem_en...rope_bank.html

Pour certains mélange (comme acétone/méthanol) ces observations ne seront pas encore suffisantes; il faudra mesurer la densité ou l'indice de réfraction.

un truc pourrait être de regarder si ces composés peuvent former des azéotropes entre eux.

tu les classes par masses molaires croissante et tu les classes aussi par point d'ébulition croissant.
si tu as les mêmes listes ça ne devrait pas faire d'azéotrope.

J'ai quand même un gros doute sur cette méthode.
Un exemple: méthanol, éthanol, benzène, toluène.
masse molaire: 32g/mol ; 46g/mol ; 78g/mol ; 92g/mol
T° ébullition: 65°C ; 78°C ; 80°C ; 111°C

Pourtant il y a plusieurs azéotropes dans cette liste...

[invite762c0631]

Merci Dudulle.

Je verrais si la décantation est autorisée. Sinon, avec toutes les tables sur le net, il me reste des couples inconnus, peut-être parce qu'il n'y a pas d'azéotrope avec eux...

Je sais que le laboratoire a un Handbook of Chemistry, je devrais trouver les azéotropes dedans aussi en fonction des températures d'ébullition que j'obtiendrais...

[invite2313209787891133]

Il te manque quels couples ?

[invite762c0631]

Il me manque:
Ether éthylique/acétated'éthyle, éther/toluène, acétated'éthyle/dichlorométhane, acétated'éthyle/toluène, acétate d'éthyle/acétone, dichlorométhane/toluène, acétone/toluène.

Et je ne suis pas certain pour l'éthanol/acétone, éthanol/éther, acétone/éther. J'ai vu que ces couples étaient miscibles et je n'ai pas trouvé d'information sur des azéotropes, donc ils ne le sont peut-être pas.

Par contre, pour les premiers, je n'ai rien trouvé ou alors je l'ai fais très mal...

[invite2313209787891133]

Dans tous les binaires que tu as cité il n'y a aucun azéotrope; je les ai vérifiés un par un.

PS: Où as tu trouvé les autres binaires ?

[invite762c0631]

D'accord, merci beaucoup!

Les autres, je les ai trouvé soit dans les liens que tu as cité, soit dans le lien que m'avait envoyé Gramon.
Et également dans cette page là http://www.chemeng.ed.ac.uk/people/jack/azeotrope/

Par contre, ca pourrait me servir plus tard, tu as vérifié ces couples dans les liens que tu m'as cité ou encore ailleurs?

[invite2313209787891133]

J'ai vérifié dans le "azéotropic data": http://www.amazon.fr/Azeotropic-Data.../dp/3527308334

J'ai eu la chance d'en trouver un sur Ebay pour...3,10 euros, mais la plupart du temps ce bouquin est introuvable d'occasion.

[invite762c0631]

Ah d'accord. Ah oui, vu le prix^^'

Merci beaucoup pour ton aide, au moins je sais que je n'aurais pas des azéotropes inconnus auquel je devrais m'attendre xd

[Gramon]

en fait tu peux prévoir (plus ou moins) les azéotropes, si tu comprend pourquoi un certain mélange fait un azéotrope.

il faut tout d'abord ce souvenir du pourquoi du point d'ébullition (volatilité), il y a la masse molaire, et les interactions entre les molécules.

prenons l'eau et l'éthanol,
pour l'eau, il y a deux situations limites, l'eau entourée de molécules d'eau, et l'eau entourée de molécules d'ethanol.
dans la situation ou l'eau est entourée de molécules d'éthanol, tu supprime partiellement les pont hydrogène qui sont la raison du point élevé d'ébullition de l'eau. Donc tu abaisse son point d'ébullition (jusqu'à avoir un azéotrope).

[Gramon]

sinon la liste que j'avais envoyé par mp venait du handbook ef chemistry and physics:

www.hbcpnetbase.com

si tu es dans une université tu devrais l'avoir

[invite762c0631]

D'accord merci beaucoup.

La plupart de ceux que j'ai trouvé, étaient dans la liste. Seuls ceux qui au final se révèle ne pas en être je n'avais pas trouvé.

Comme je ne le savais pas, je ne savais pas si la liste était complète ou non, mais il semblerait que si et vu que c'est un handbook, ca doit être bon^^

Merci pour votre aide, il me reste plus qu'à le faire et faire corroler les résultats avec les données de température d'ébullition (et faire des manip supplémentaire si c'est possible/autorisé dans la séance).

[HarleyApril]

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Tu peux ranger les composés en 2 familles: Ceux qui sont miscibles (Famille 1: acétate d'éthyle, toluène, dichloro, éther) et ceux qui ne sont pas miscibles avec l'eau (Famille 2 : éthanol, acétone, méthanol)
...

le lecteur averti aura rectifié () de lui-même, c'est le contraire

cordialement