La chimica
 

Azeotropi e igroscopicità

Patrick 20 Nov 2016 10:05
Salve a tutti,
volevo porvi un quesito al quale non riesco a dare risposta...

se abbiamo una miscela azeotropica etanolo + acqua (95,6% + 4,4% m/m) e
lasciamo tale miscela in un becher all'aria in un ambiente a forte
umidità, la sua composizione rimane la stessa o varia?

E per l'azeotropo acido solforico + acqua (98% + 2% m/m) possiamo dire
la stessa cosa?

Grazie mille a chi risponderà

Patrick
BlueRay 20 Nov 2016 14:06
Assorbono H2O dall'aria, dato che nell'aria la percentuale di CH3-CH2-OH, nel
primo caso, e di H2SO4, nel secondo, e' inferiore a quella dell'azeotropo (anzi,
quasi nulla).

--
BlueRay
Patrick 20 Nov 2016 16:38
Per vedere se ho ben capito la risposta possiamo dire, in altri

termini, che la tradizionale curva di equilibrio liquido-vapore x/y per

il sistema bicomponente (con x la concentrazione del componente più

volatile e y la concentrazione del componente più volatile in fase

vapore) NON È IN GRADO DI DESCRIVERE CORRETTAMENTE il comportamento di

un sistema tri-componente (ad esempio azoto gassoso, alcool etilico,

acqua) e bifasico (fase aeriforme: aria + vapori, fase liquida: alcool

etilico + acqua) che non si trova all'equilibrio?

Grazi mille BlueRay
Patrick 20 Nov 2016 16:41
Per vedere se ho ben capito la risposta possiamo dire, in altri

termini, che la tradizionale curva di equilibrio liquido-vapore x/y per

il sistema bicomponente (con x la concentrazione del componente più

volatile in fase liquida e y la concentrazione del componente più

volatile in fase vapore) NON È IN GRADO DI DESCRIVERE CORRETTAMENTE il
comportamento di

un sistema tri-componente (ad esempio azoto gassoso, alcool etilico,

acqua) e bifasico (fase aeriforme: aria + vapori, fase liquida: alcool

etilico + acqua) che non si trova all'equilibrio?

Grazi mille BlueRay
Giorgio Pastore 20 Nov 2016 16:45
Il 20/11/16 14:06, BlueRay ha scritto:
> Assorbono H2O dall'aria, dato che nell'aria la percentuale di CH3-CH2-OH, nel
primo caso, e di H2SO4,
> nel secondo, e' inferiore a quella dell'azeotropo (anzi, quasi nulla).

Scusa ma perche' fai riferimento alla percentuale di CH3-CH2-OH nell'
aria e non alla percentale di H2O in aria e in CH3-CH2-OH
rispettivamente ? alla fine quello che conta e' il potenziale chimico
dell' H2O nei due sottosistemi. O in chimica si ragiona diversamente ?

Giorgio
BlueRay 20 Nov 2016 17:03
Perche' sappiamo gia' che l'aria e' umida, quindi di acqua ce n'e' e non in
percentuale minima, ma di etanolo e acido solforico non ce n'e', quindi...

--
BlueRay
BlueRay 20 Nov 2016 18:18
Il giorno domenica 20 novembre 2016 16:45:23 UTC+1, Giorgio Pastore ha scritto:
> Il 20/11/16 14:06, BlueRay ha scritto:
>> Assorbono H2O dall'aria, dato che nell'aria la percentuale di CH3-CH2-OH,
>> nel primo caso, e di H2SO4,
>> nel secondo, e' inferiore a quella dell'azeotropo (anzi, quasi nulla).
>
> Scusa ma perche' fai riferimento alla percentuale di CH3-CH2-OH nell'
> aria e non alla percentuale di H2O in aria e in CH3-CH2-OH
> rispettivamente ? alla fine quello che conta e' il potenziale chimico
> dell' H2O nei due sottosistemi. O in chimica si ragiona diversamente ?
>
Se sopra al bicchiere contenente una soluzione di etanolo e acqua a composizione
azeotropica (diciamo 96% etanolo e 4% acqua per far prima) ci fosse solo vapori
di etanolo e di acqua e il tutto fosse alla T di ebollizione dell'azeotropo, la
risposta al problema sarebbe semplice: un vapore con percentuale di etanolo
maggiore del 96% fa condensare etanolo nel bicchiere, viceversa un vapore con
percentuale di etanolo < 96% fa condensare acqua nel bicchiere, perche' la
composizione del vapore tende ad avvicinarsi a quella dell'azeotropo.

Qui le cose sono molto piu' complicate perche' nel vapore c'e' anche altro (N2,
O2, ecc), anzi questi ultimi prevalgono e quindi le pressioni parziali di C2H5OH
e H2O sono diverse da quelle che si avrebbero ad una specifica T senza quegli
altri gas; inoltre la T non e' quella di ebollizione dell'azeotropo ma quella,
suppongo, ambiente, da quello che dice l'OP, pertanto ho risposto piu' che altro
ad intuito :-)
Ovvero, secondo me quello che conta e' la percentuale di etanolo e acqua
presenti nell'aria: se teniamo il bicchiere a contatto con l'aria ma in un
ambiente chiuso, diciamo un contenitore di qualche litro, quando si sara'
stabilito l'equilibrio, quale sara' la percentuale di etanolo relativamente a
quella dell'acqua dentro al contenitore? Diciamo che e' x. Allora se
inizialmente tale percentuale e' minore di x, il contenitore tendera' ad
arricchirsi di vapori di etanolo ed il bicchiere ad arricchirsi di acqua (se
questa gia' presente in fase vapore).
IMHO.

--
BlueRay
Fathermckenzie 20 Nov 2016 19:49
Il 20/11/2016 18:18, BlueRay ha scritto:
> Allora se inizialmente tale percentuale e' minore di x, il contenitore
tendera' ad arricchirsi di vapori di etanolo ed il bicchiere ad arricchirsi di
acqua (se questa gia' presente in fase vapore).

Chiedo scusa, ma all'università avevo studiato che caratteristica degli
azeotropi è evaporare tutt'insieme, conservando nel vapore la medesima
composizione del liquido. Se non ricordo male, che senso ha dire che
l'ambiente si arricchisce di etanolo? E la composizione della soluzione
varia, nel senso di variare le proporzioni etanolo/acqua? Sapevo che per
purificare l'alcol oltre il 95% (o 96%, non sottilettiamo) era
necessario utilizzare CaO opp. un azeotropo ternario
Perdonate l'invasione
--
Et interrogabant eum turbae dicentes: “Quid ergo faciemus?”.
Respondens autem dicebat illis: “Qui habet duas tunicas,
det non habenti; et, qui habet escas, similiter faciat”.
(Ev. sec. Lucam 3,10-11)
BlueRay 20 Nov 2016 20:43
Il giorno domenica 20 novembre 2016 19:49:57 UTC+1, Fathermckenzie ha scritto:
> Il 20/11/2016 18:18, BlueRay ha scritto:
>> Allora se inizialmente tale percentuale e' minore di x, il contenitore
>> tendera' ad arricchirsi di vapori di etanolo ed il bicchiere ad arricchirsi
>> di acqua (se questa gia' presente in fase vapore).
>
> Chiedo scusa,

No problem, non sono un prof (e comunque qui nel ng non e' necessario avere
timore reverenziale nei loro confronti :-) ).

> ma all'università avevo studiato che caratteristica degli
> azeotropi è evaporare tutt'insieme, conservando nel vapore la medesima
> composizione del liquido.

Si.

> Se non ricordo male, che senso ha dire che
> l'ambiente si arricchisce di etanolo?

Non perche', dal bicchiere, evapora una miscela etanolo/acqua con percentuale di
etanolo superiore al 96%, ma perche', se prima la composizione dell'ambiente era
con etanolo, diciamo, all'1% e acqua al 99% (percentuali relative alla sola
miscela etanolo/acqua) e, dopo, all'equilibrio, sara' di 96% etanolo e 4%
d'acqua, l'ambiente si arricchisce di etanolo, relativamente all'acqua. Perche'
cio' valga anche in senso assoluto e' sufficiente partire, come nel caso che ho
descritto, da aria di composizione standard: etanolo non ce n'e' (o se ce n'e'
perche' abbiamo pulito il tavolo con alcool denaturato, e' comunque a pressione
parziale molto piccola rispetto a quella che avrebbe all'equilibrio).

> E la composizione della soluzione
> varia, nel senso di variare le proporzioni etanolo/acqua?

Non varia se all'inizio non ci sono ne' etanolo ne' acqua nell'aria ambiente, ma
sappiamo gia', perche' lo ha stabilito l'OP, che l'aria e' umida, quindi c'e'
(molta) piu' acqua che etanolo.

> Sapevo che per
> purificare l'alcol oltre il 95% (o 96%, non sottilizziamo) era
> necessario utilizzare CaO opp. un azeotropo ternario

...oppure distillare ad una pressione esterna diversa da quella atmosferica.
Minore o maggiore?
(Compito per casa :-) ).

--
BlueRay
Fathermckenzie 21 Nov 2016 14:40
Il 20/11/2016 20:43, BlueRay ha scritto:
> Non perche', dal bicchiere, evapora una miscela etanolo/acqua con percentuale
di etanolo superiore al 96%, ma perche', se prima la composizione dell'ambiente
era con etanolo, diciamo, all'1% e acqua al 99% (percentuali relative alla sola
miscela etanolo/acqua) e, dopo, all'equilibrio, sara' di 96% etanolo e 4%
d'acqua, l'ambiente si arricchisce di etanolo, relativamente all'acqua. Perche'
cio' valga anche in senso assoluto e' sufficiente partire, come nel caso che ho
descritto, da aria di composizione standard: etanolo non ce n'e' (o se ce n'e'
perche' abbiamo pulito il tavolo con alcool denaturato, e' comunque a pressione
parziale molto piccola rispetto a quella che avrebbe all'equilibrio).

Capito, grazie

--
Et interrogabant eum turbae dicentes: “Quid ergo faciemus?”.
Respondens autem dicebat illis: “Qui habet duas tunicas,
det non habenti; et, qui habet escas, similiter faciat”.
(Ev. sec. Lucam 3,10-11)

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