¿Qué es un azeótropo? Definición y características

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Un azeótropo es una mezcla de dos o más compuestos químicos diferentes en estado líquido. Estos entran en ebullición a temperatura constante, y actúan como si fuesen un solo compuesto químico. Cuando en una mezcla se encuentra el punto del azeótropo, dicha mezcla no se puede separar de sus componentes. Este tipo de mezclas se conocen como mezclas azéotropicas. Por el contrario, las mezclas de líquidos que no forman un azeótropo bajo ninguna condición se denominan zeotrópicas.

Significado y concepto de azeótropo

El término azeótropo deriva de la combinación del prefijo “a”, que significa “no”, y las palabras griegas para hervir y girar. La palabra azeótropo se utilizó por primera vez en una publicación de los químicos ingleses John Wade y Richard William Merriman en 1911.

Según lo mencionado antes, se puede definir al azeótropo o mezcla azeotrópica como una mezcla líquida de dos o más sustancias químicas que hierve a una temperatura constante. Además, tiene una composición definida y se comporta como si se tratara de un solo componente. Por eso, al entrar en ebullición, la fase de vapor del azeótropo tiene la misma composición que la fase líquida.

Tipos de azeótropos

Los azeótropos se puden clasificar según su número de componentes, capacidad de mezcla (miscibilidad) o puntos de ebullición:

  • Cantidad de componentes:
    • Azeótropo binario: si un azeótropo consta de dos líquidos, se lo conoce como azeótropo binario.
    • Azeótropo ternario: se trata de un azeótropo que está formado por tres líquidos.
  • Capacidad de mezcla (miscibilidad):
    • Heterogéneo: los azeótropos homogéneos consisten en líquidos que son miscibles, es decir, se mezclan y forman una solución.
    • Homogéneo: los azeótropos heterogéneos no son completamente miscibles y constituyen dos fases líquidas.
  • Punto de ebullición:
    • Positivo: se forma un azeótropo positivo o un azeótropo de punto de ebullición mínimo cuando el punto de ebullición de la mezcla es menor que el de cualquiera de sus componentes.
    • Negativo: se forma un azeótropo negativo o un azeótropo de máxima ebullición cuando el punto de ebullición de la mezcla es más alto que el de cualquiera de sus componentes.

Otras características de los azeótropos

Los azeótropos presentan otras características interesantes que los convierten en mezclas con distinta utilidad:

  • Ideales para compuestos inflamables: los azeótropos permiten crear mezclas de componentes inflamables con componentes no inflamables. De esta manera, la mezcla que se obtiene es más fácil de transportar y almacenar. Esto es esencial en el transporte de productos altamente inflamables, ya que las mezclas azeotrópicas no se separan de manera natural. Por eso, permiten que el producto peligroso pueda transportarse de forma segura.
  • Separación y recuperación sencilla: los azeótropos se pueden separar y recuperar fácilmente. Se hierven y reciclan mediante destilación.
  • Modificación de mezclas: permiten cambiar las propiedades físicas de una mezcla para obtener otras únicas. Esto es útil para diversas aplicaciones.

Cómo separar un azeótropo o mezcla azeotrópica

Existen diferentes métodos para separar una mezcla azeotrópica:

  • Destilación azeotrópica: es un método bastante eficiente mediante el cual se agrega un componente de arrastre que altere la volatilidad de las moléculas de los componentes del azeótropo.
  • Destilación por oscilación de presión: este es un método físico común que se utiliza para romper una mezcla azeotrópica. Consiste en variar la presión de destilación para modificar la composición de la mezcla y poder obtener el componente deseado, evitando al azeótropo.
  • Pervaporación: este método se usa en mezclas líquidas miscibles. Es similar a un filtro ya que incluye membranas y a través de ellas se obtienen dos líquidos, en los que están concentrados los componentes de la mezcla inicial. Uno de los componentes pasa por una membrana más permeable que el otro.

Ejemplos de azeótropos

Generalmente, los azeótropos pueden ser:

  • Compuestos con enlaces de hidrógeno fuertes. Por ejemplo: amino-alcoholes, amino-fenoles, oxiácidos, polifenoles, amidas.
  • Compuestos con enlaces de hidrógeno más débiles. Ejemplos: nitrometano, acetonitrilo, compuestos con hidrógenos activos y oxígeno, nitrógeno o Flúor.
  • Compuestos con oxígeno, nitrógeno, etc., pero sin hidrógenos activos. Por ejemplo: éteres, cetonas, aldehídos, esteres, aminas terciarias, nitroderivados.
  • Compuestos con hidrógenos activos, pero sin nitrógeno, oxígeno, etc. Ejemplos, Cloroformo, cloruro de metileno, CH2Cl – CH2Cl, etc.
  • Todos los compuestos restantes que no pueden formar enlaces de hidrógeno. Por ejemplo: hidroxicarburos, mercaptanos, derivados de halógenos de los hidrocarburos.

Otros ejemplos más específicos son:

  • Acetona y cloroformo
  • Etanol y agua
  • Anilina y fenol
  • Ácido nítrico y agua
  • Ácido fluorhídrico y agua
  • Ácido sulfúrico y agua
  • Ácido perclórico y agua

Bibliografía

  • Bea Sánchez, J. L. Formulación y preparación de mezclas. (2020). España. Síntesis.
  • Álvarez, L. X. Primeros Pasos en Química Orgánica. (2020). España. B087PM7T4H.
  • Olaya Querevalú, M. T.; Olaya Zavaleta, Y. A. Química orgánica: aprende fácil. (2017). España. B076Q71H4R.

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