Question sur l'azéotropie et corrigé d'examen

[bastos34]

Bonjour, Après quelques recherches je n'ai pas trouvé les réponses à mes questions sur la distillation azéotropique c'est pourquoi je sollicite votre aide.
Prenons par exemple ce diagramme
Si j'ai un mélange à x(ester)= 90% et que je le chauffe. Va-t-il bouillir à 94 °C ou plutôt vers 130°C?
D'ailleurs, je me demandais si le nombre de plateaux théoriques influait sur la température de la vapeur en tête de colonne, on aurait alors cette température différente de celle du liquide en ébullition?

Avec ces questions en tête, j'ai du mal à faire cet annale. Pouvez vous aussi m'aider sur ca?
Enoncé :
on se propose de distiller un mélange d’acétone (Teb 56,5 °C) et de cyclohexane (Teb 81°C) contenant 10 moles d’acétone (ou butan-2-one) et 90 moles de cyclohexane. Ces deux solvants forment un mélange azéotropique dont les points caractéristiques sont T azéotrope=36°C pour la température d’ébullition de l’azéotrope et x azéotrope= 0,4 pour la fraction molaire en acétone de l’azéotrope.

les questions qui me posent problème sont les suivantes :
Quelle est la fraction molaire en acétone de la première fraction recueillie ? A quelle température sort elle ?
Quelle est la fraction molaire en acétone de la dernière fraction recueillie ? A quelle température sort elle ?


Pour la 1ère est ce bien T azéotrope et x azéotrope?
Pour la seconde je dirais que la fraction molaire en acétone est de 0 car on distille du cyclohexane pur à 81°C

Merci d'avance pour votre aide
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[Boumako]

Bonjour

Dans ce cas précis le mélange contenant 90% d'ester aura une température d'ébullition plus haute que l'azéotrope (environ 120°C), et la vapeur résultante ne sera pas tout de suite à la composition azéotropique. Pour cela il faudra effectivement plusieurs plateaux, jusqu'à atteindre 94°C.

[bastos34]

Merci beaucoup pour votre réponse.
Si j'ai bien compris la réponse à laquelle je pensais pour la première question est fausse, il faudrait tracer approximativement le diagramme binaire de ces deux espèces et trouver la température de la vapeur et sa composition grâce à la courbe de rosée?

[moco]

Pour ton digramme eau-ester. Il faut comment par le redessiner complètement. En effet, ton schéma ne respecte pas les problèmes d'échelle. 94°C et 100°C sont très proches, ce qui fait que la partie gauche de ton diagramme de phase est formée de deux courbes presque horizontales, l'une convexe, l'autre concave. Symétriquement, la partie droite de ton diagramme est formée de deux courbes qui sont toutes deux très inclinées, et pas très éloignées de la verticale, car 94°C et 143° sont très éloignées l'une de l'autre.
Quand tu auras refait ton diagramme, tu verras que le liquide à 90% ester bout à 115°C et libère une vapeur riche à 70% en ester. Puis la température s'élève, et le liquide s'enrichit en ester. Quand la température atteint 125°C, le liquide contient 95% d'ester, et la vapeur qui s'échappe a 75% ester.

[A voir en vidéo sur Futura]

[bastos34]

D'accord merci mais le diagramme eau ester est juste un diagramme pris sur google image pour donner un exemple concret afin de comprendre plus facilement . Quand vous dites que la température augmente après que le mélange ai bouilli à 115°C, cette augmentation se fait-elle subitement ou petit à petit? Il me semblait que la température allait se stabiliser à 115°C jusqu'à ce qu'il ne reste plus d'eau dans le mélange initial...

[Boumako]

Bonjour

moco parles d'une distillation d'un point de vue discontinu, c'est à dire ce qu'il se passe si on charge un ballon avec le mélange cité et que l'on distille. Dans ce cas la composition du ballon évolue, et donc celle de la vapeur également.

Pour ma réponse j'ai supposé que l'on prenait l'instant 0 en compte, le ballon contient 95% d'ester, la température d’ébullition est d'environ 120°C (à l'approximation du graphique près) et les plateaux supérieurs tendent rapidement vers la composition de l'azéotrope.