Mélange azéotropique et distillation

[max155]

Bonsoir,


J'ai un TP à préparer dont le but est le suivant : "On se propose de distille un mélange d'acétone et de cyclohexane de fractions massiques x1. Ces solvants forment un mélange azéotrope. Les différentes fractions seront analysées par chromatographie en phase gazeuse. L'objectif est de déterminer la t°de l'azéotrope et sa composition par CPG.


Ensuite avec la distillation on va séparer les constituants de notre mélange en fonction de leurs différentes températures d’ébullition. Or, un mélange azéotrope est un mélange qui a une température d'ébullition unique (définie pour une composition déterminée). Si cette température est unique, pourquoi lors de la distillation on obtient deux paliers de températures qui représentent l'évaporation de nos constituants ? Le mélange vu qu'il est azéotrope n'est-il pas censé s'évaporer avec la même composition en phase gazeuse que celle en phase liquide ?


Il y visiblement quelque chose que je n'ai pas saisi malgré mes recherches, pouvez-vous m'éclairer sur mon erreur s'il vous plaît ?


Merci à vous
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[Sethy]

La composition d'un azéotrope n'est pas quelconque. A une température donnée, les fractions molaires des différents constituants de l'azéotrope qui distille sont fixées.

Imaginons que la composition de l'azéotrope soit de x2 (avec x2 différent de x1). Que va-t-il se passer lors de la distillation ?

[RomVi]

Bonjour

L'eau et l'éthanol forment un azéotrope, pourtant il est assez facile de récupérer de l'eau pure, si on distille par exemple du vin. Pourquoi à ton avis ?

[max155]

Merci pour vos réponses

La composition d'un azéotrope n'est pas quelconque. A une température donnée, les fractions molaires des différents constituants de l'azéotrope qui distille sont fixées.

Imaginons que la composition de l'azéotrope soit de x2 (avec x2 différent de x1). Que va-t-il se passer lors de la distillation ?

Je ne comprends pas bien quand tu dis "la composition de l'azéotrope est de x2" : j'imagine que tu veux dire que le mélange azéotrope est constitué d'un composé 1 avec comme fraction molaire x1 et un autre composé (2) avec la fraction molaire x2, c'est bien ça ?
Dans ce cas là, vu que le mélange est azéotrope, lors de la distillation, le mélange va se transformer en gaz avec les mêmes proportions que la phase liquide.

Bonjour

L'eau et l'éthanol forment un azéotrope, pourtant il est assez facile de récupérer de l'eau pure, si on distille par exemple du vin. Pourquoi à ton avis ?

Car la composition alcool-eau dans le vin ne forment pas un azéotrope ? Il faut des proportions précises pour former l'azéotrope, j'imagine que dans le vin, ce n'est pas le cas. Donc si je fais bouillir du vin, l'alcool doit s'évaporer à 79°C puis l'eau à 100°C.. ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[RomVi]

Pas tout a fait, on évapore d'abord un mélange qui s'approche plus ou moins de l'azéotrope (dans cet exemple l'azéotrope contient 95% d'éthanol, mais la vapeur qui s'échappe du vin n'en contient que 60%), mais au fur et à mesure que l'éthanol s'échappe du mélange initial sa concentration va diminuer, jusqu'à ce qu'il ne reste plus que de l'eau.

[moco]

Bonsoir,
Attention ! Quand on chauffe du vin dont je suppose qu'il est à 12% éthanol, on n'atteint jamais l'azéotrope, ni en phase gazeuse ni en phase liquide.
La distillation de ce vin à 12% commence par la première bulle de vapeur qui apparaît à 89°C. Et la vapeur qui s'en échappe contient 65% d'éthanol (et 35% eau). C'est donc très loin de l'azéotrope (qui est à 92% éthanol).
Si on poursuit le chauffage, le liquide s'appauvrit en éthanol, et la vapeur aussi. Quand on atteint 90°C, il n'y a plus que 10% d'éthanol dans le liquide et la vapeur qui en sort a 61% alcool. Quand la température atteint 92°C, le liquide contient 8% éthanol et la vapeur est à 53% éthanol.
Plus on chauffe, plus le liquide perd de l'éthanol, et la vapeur aussi.
La dernière goutte de liquide disparaît à 98.8°C et elle est formée de 99.5% eau + 0.5% éthanol, tandis que la vapeur contient 12% éthanol. Dans toute cette opération, on n'obtient jamais de l'éthanol pur (ou l'azéotrope correspondant) ou de l'eau pure.

[RomVi]

oui, c'est ce que j'ai écris.
Pour info l'azéo est à 95% et non 92%, ou 97.5% volumique.
Lorsque l'on évapore du vin il reste environ 0.1% d'éthanol dans le liquide lorsque 70% du liquide est évaporé. Avec une petite colonne à reflux on arrive facilement à épuiser en dessous de 0.01% ; l'eau n'est pas "pure", mais pas loin.