O artigo descreve as propriedades das misturas azeotrópicas, o processo de destilação e as vantagens dos azeotrópicos quando utilizados como solventes pela indústria de fabricação.

O que é destilação?

Antes de explicar o que é um azeótropo, seria útil definir o processo de destilação.

O processo de destilação baseia-se no fato de diferentes componentes de uma mistura ferver e, portanto, vaporizar a diferentes temperaturas.

Isto é possível porque os vários ingredientes da mistura têm diferentes pontos de ebulição. Durante a destilação, uma mistura líquida é fervida a certa temperatura e um componente da mistura é vaporizado e recolhido. O resto da mistura permanece em estado líquido. Seguindo este procedimento, um ou mais componentes podem ser separados do resto e depois arrefecidos e condensados. Ao aplicar o processo de destilação à água do mar, a água evaporará assim que a temperatura atingir o seu ponto de ebulição. O resíduo consiste na maior parte de sal, e o vapor condensado não passa de água pura.

Azeótropos

A definição mais geral de um azeótropo é descrevê-lo como uma mistura constante de ebulição de dois ou mais componentes. O que torna os azeótropos diferentes para outras misturas é a capacidade de manter sua composição constante durante a simples destilação. Isto significa que o vapor da mistura azeotrópica tem a mesma proporção de componentes que a mistura original.

Por exemplo, quando é cozido um azeótropo contendo 97% de HFC e 3% de álcool, o vapor também consistirá em 97% de HFC e 3% de álcool. Se voltar a liquefazer esses vapores, a mistura resultante também terá a mesma proporção de HFC e álcool que o original. Portanto, o processo de destilação não pode separar os constituintes desta mistura azeotrópica.

A preparação de uma mistura azeotrópica depende da composição, proporção dos componentes, pontos de ebulição e tensão superficial da mistura.

Tipos e exemplos de azeótropes

Dependendo do ponto de ebulição da mistura:

Azeótropos positivos (ou mistura mínima de ebulição ou azeótropos máximos de pressão): o ponto de ebulição deste azeótropo é menor em comparação com os pontos de ebulição de seus componentes. Um exemplo bem conhecido é o azeótropo de etanol 95,63% com água que ferve a 78,2°C que é menor do que a água (100°C) ou etanol (78,4°C) por si só.

Azeótropos negativos (ou mistura máxima de ebulição ou azeótropos mínimos de pressão): o ponto de ebulição deste azeótropo é maior em comparação com os pontos de ebulição de seus componentes. Por exemplo, a mistura de ácido nítrico (68%) com água que ferve a 120,5°C, embora o ácido nítrico ferva a 83°C.

Dependendo do número de componentes:

Binário: contém dois componentes

Ternário: contém três componentes

Há também azeótropos que consistem em mais de três componentes.

Vantagens e uso de azeótropos em tecnologias de fabricação

Os azeótropes são comumente usados ​​na indústria como solventes. Algumas das vantagens neste sentido são as seguintes:

  • Uma das propriedades mais importantes de um azeótropo é a capacidade de misturar componentes inflamáveis ​​e não inflamáveis ​​para criar uma mistura azeotrópica não inflamável. Os produtos químicos do azeótropo nunca podem ser separados quando estão em um  ambiente quente e, portanto, os vapores inflamáveis ​​perigosos não podem existir. Isto é aplicável na produção de solventes não inflamáveis ​​mais seguros e confiáveis ​​para usar especialmente em instalações industriais.
  • Os solventes azetrópicos podem ser muito eficazes em produtos de limpeza de desempenho rápido.
  • Eles são muito fáceis de manusear, uma vez que não requerem a mistura de um agente de solvente e um agente de enxaguante. Um único solvente azeotrópico elimina a necessidade de monitorar a proporção de agente de solvente e agente de enxaguante, portanto, não há nenhum risco de acontecer algum erro.
  • A destilação e a recuperação são processos muito simples para as misturas azeotrópicas.
  • Eles apresentam propriedades desejáveis: eles são limpadores muito suaves com um odor mínimo que melhora a funcionalidade em espaços fechados.
  • Eles também podem operar sob-baixas temperaturas e são muito flexíveis, pois sua operação não depende da relação de mistura entre o agente de solvente e o agente de enxague.
  • Os vapores de azeótropos podem ser refervidos e reciclados.
  • O custo dos azeotrópios é consideravelmente menor quando comparado com os custos de dois solventes usados ​​em um processo co-solvente. A quantidade de azeótropo a utilizar também é menor devido ao fato de que não ocorre perda durante o processo co-solvente.