Origine des azéotropes

[Tams02]

Bonjour,

Je suis en présence d'un mélange eau/propanol, celui-ci présente un point azéotropique. La présence d'un azéotrope est le témoin de la forte non idéalité du mélange, c'est à dire de la forte différence d'interaction entre un composé A et un composé B.

Ma question est donc la suivante: dans le cas du mélange eau/propanol (et je suppose identique dans le cas eau/éthanol), comment peut-on expliquer cette non idéalité?

Dans la plupart des cas, l'explication viens du fait qu'un des composés est polaire et l'autre apolaire. Malheureusement ici l'eau et le propanol sont tous deux polaires.

Quelqu'un pourrait-il m'éclairer ?

Merci d'avance !
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[moco]

Je ne crois pas qu'on soit en mesure d'expliquer ce phénomène qui est d'origine empirique. Mais il faut savoir que la composition de l'azéotrope varie avec la pression.
Ainsi l'éthanol ayant 4,4 % d'eau bout à 78.15°C, ce qui est légèrement inférieur au point d'ébullition de l'éthanol pur de 78.37°C. Mais à une autre pression, l'azéotrope se présentera avec une autre composition.

[Boumako]

Bonjour

Il existe différentes méthodes pour prédire l'azéotropie. Par exemple UNIFAC fonctionne relativement bien pour des pressions proches de l'ambiant et des mélanges pas trop exotiques.
En règle générale l'eau forme des azéotropes avec la plupart des alcools, sauf le méthanol.

[nahco3]

Pour qu'un mélange présente un azéotrope, il faut deux conditions :
- des températures d'ébullition des deux corps purs "assez proches"
- un mélange "suffisamment non-idéal"
(voir par exemple : http://nte.mines-albi.fr/Thermo/co/M...pretation.html )

Lorsqu'on regarde successivement les mélanges de l'eau avec le méthanol, l'éthanol, le propanol, on voir que :
- la température d'ébullition de l'alcool passe de 65°C (MeOH) à 95°C (environ, pour le propanol), et donc se rapproche de celle de l'eau
- les non-idéalités augmentent. Celles ci sont d'une part liées à la différence de taille entre les molécules du mélange (le propanol est une molécule beaucoup plus grosse que l'eau), mais aussi aux interactions entre les groupes fonctionnels : si le -OH d'un alcool s'insère facilement dans un milieu aqueux, il n'en va pas de même pour la partie carbonée de la chaîne. Pour insérer la chaîne CH3-CH2-CH2- dans un milieu aqueux, il faut écarter des molécules d'eau, très liées entre elles par des liaisons hydrogènes, et ces molécules n'ont pas d'affinité particulière pour les groupements CH3 ou CH2. D'ailleurs, à partir du butanol, les non-idéalités deviennent telles qu'il y a immiscibilité partielle avec l'eau.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Boumako]

Qu'appelles tu "assez proche " ?
Je peux citer une grande quantité d'exemples d'azéotropes avec l'eau où la différence de température d'ébullition est supérieure à 100°C.

[Tams02]

@Boumako oui en effet pour le modèle j'ai pris UNIQUAC qui lui ajuste des paramètres empiriques sur base de mesures expérimentales tandis que UNIFAC est prédictif il me semble (contribution de groupe).

@Nahco3 la deuxième partie de ta réponse est exactement ce que je demandais.

Merci à vous !

[Boumako]

Si tu restes proche de la pression atmosphérique je te conseillerai plutôt d'utiliser NRTL.