نمودار فازی آزئوتروپ ناهمگن:

مواد سازنده ی مثال هایی که تاکنون بررسی کرده ایم در هر نسبتی در هم قابل اختلاط بودند. برای مثال هر مقداری از اتانول میتواند با آب مخلوط شود و یک محلول همگن تشکیل دهد. زوج موادی نیز وجود دارند که به این شکل با هم مخلوط نمیشوند؛ برای مثال اگر مقادیر مساوی از کلروفرم (دارای انحلال پذیری 0.8gr در 100ml آب در دمای 20 درجه سانتی گراد) وآب را با هم مخلوط کنیم و این مخلوط را به هم بزنیم و سپس در حالت ثابت نگاه داریم مایع به 2 لایه جدا میشود. آنالیز لایه ها نشان میدهد که در لایه ی بالایی بیشتر آب و مقادیر کم کلروفرم حل نشده وجود دارد و در لایه ی زیرین بیشتر کلروفرم همراه مقادیر کم آب حل نشده وجود دارد.

اگر دو لایه را با هم حرارت دهیم سیستم متشکل از این دو لایه در دمای 53.3 درجه سانتی گراد به جوش می آید، که از دمای جوش هر دو ماده ی کلروفرم (61.2 درجه سانتی گراد) و آب (100 درجه سانتی گراد) کمتر است. بخار حاصل از 97.0% کلروفرم و 3.0% آب تشکیل شده است که مقدار هر لایه از مایع در این درصد اثری ندارد (به شرط مشهود بودن واقعی لایه ها). اگر بخار دوباره مایع شود، لایه ها به صورت محصول معیان دوباره تشکیل میشوند و در این حالت 4.4% از مقدار کل مخلوط در لایه ی بالایی و 95.6% در لایه ی زیرین وجود دارد. چنین سیستمی از مواد مخلوط شده به عنوان آزئوتروپ ناهمگن شناخنه میشود.نمودار نشان میدهد که چگونه فازهای مختلف آزئوتروپ های ناهمگن با هم در ارتباط هستند. آزئوتروپ های ناهمگن همواره مخلوط های با حداقل جوشش یا آزئوتروپ مثبت میباشند.

انحراف از قانون رائول:

قانون رائول فشار بخار یک مخلوط ایده آل را بر حسب تابعی از ترکیب درصد پیش بینی میکندولی در واقع تنها مخلوط هایی از مواد شیمیایی مشابه مانند هگزان نرمال و هپتان نرمال تشکیل یک مخلوط ایده آل میدهند که تقریبا از قانون رائول پیروی میکنند. مخلوط هایی که میتوانند تشکیل آزئوتروپ دهند همواره غیر ایده آل هستند و به این ترتیب از قانون رائول منحرف میشوند. نمودار سمت چپ فشار بخار کل 3 مخلوط از ترکیبات فرضی X و Y را نشان میدهد. دما در نمودار ثابت فرض شده است.

منحنی وسط یک خط صاف میباشد که قانون رائول آن را برای یک مخلوط ایده آل پیش بینی کرده است. منحنی بالایی نشان دهنده ی یک مخلوط غیر ایده آل است که از قانون رائول انحراف مثبت دارد. در این منحنی مجموع فشار بخارهای اجزاء X و Y از پیش بینی قانون رائول بیشتر است. نمودار بالایی به اندازه ای منحرف شده است که در یک نقطه بر روی منحنی دارای شیب افقی میباشد. زمانی که یک مخلوط انحراف مثبت دارد و در یک نقطه شیب آن افقی میباشد، ساختارش در آن نقطه آزئوتروپ مثبت است. در آن نقطه فشار بخار کل بیشینه میباشد. همچنین نمودار پایینی نشان دهنده ی یک مخلوط غیر ایده آل است که انحراف منفی از قانون رائول دارد؛ و در ترکیب درصدی که شیب نمودار افقی میباشد آزئوتروپ منفی داریم. این نقطه همچنین نقطه ای است که فشار بخار کل کمینه میباشد.

وابستگی دما-فشار:

برای هر دو نمودار بالا و پایین دمای آزئوتروپ همان دمای ثابتی است که برای کل دستگاه در نظر گرفته ایم. اگر فشار پیرامون به طرزی کنترل شود که برابر با فشار بخار کل در نقطه ی مخلوط آزئوتروپ شود، سپس مخلوط در آن دمای ثابت خواهد جوشید.

فشار بخار هر دو مایع خالص همانند مخلوط ها یک تابع حساس از دما میباشد. به عنوان یک قانون، فشار بخار یک مایع تقریبا بصورت نمایی تحت تاثیر تابعی از دما افزایش میباشد. اگر نمودار دوباره برای یک دمای ثابت دیگر رسم شود، سپس فشار بخار کل در ترکیب درصد آزئوتروپیک به طور حتم تغییر خواهد کرد. اما این امکان نیز وجود دارد که ترکیب درصد نقطه ی آزئوتروپ تغییر کند. این امر به ما میفهماند که ترکیب درصد آزئوتروپ تحت تاثیر فشاری است که انتخاب شده تا در آن مخلوط بجوشد. تقطیرهای معمولی در فشار اتمسفری (1atm) صورت میپذیرد اما با تجهیزات مناسب این امکان وجود دارد که تقطیر را در فشارهای متفاوتی انجام دهیم، هم بالاتر از فشار اتمسفری و هم پایین تر از فشار اتمسفری.                     

نمودار فازی آزئوتروپ ناهمگن:

مواد سازنده ی مثال هایی که تاکنون بررسی کرده ایم در هر نسبتی در هم قابل اختلاط بودند. برای مثال هر مقداری از اتانول میتواند با آب مخلوط شود و یک محلول همگن تشکیل دهد. زوج موادی نیز وجود دارند که به این شکل با هم مخلوط نمیشوند؛ برای مثال اگر مقادیر مساوی از کلروفرم (دارای انحلال پذیری 0.8gr در 100ml آب در دمای 20 درجه سانتی گراد) وآب را با هم مخلوط کنیم و این مخلوط را به هم بزنیم و سپس در حالت ثابت نگاه داریم مایع به 2 لایه جدا میشود. آنالیز لایه ها نشان میدهد که در لایه ی بالایی بیشتر آب و مقادیر کم کلروفرم حل نشده وجود دارد و در لایه ی زیرین بیشتر کلروفرم همراه مقادیر کم آب حل نشده وجود دارد.

اگر دو لایه را با هم حرارت دهیم سیستم متشکل از این دو لایه در دمای 53.3 درجه سانتی گراد به جوش می آید، که از دمای جوش هر دو ماده ی کلروفرم (61.2 درجه سانتی گراد) و آب (100 درجه سانتی گراد) کمتر است. بخار حاصل از 97.0% کلروفرم و 3.0% آب تشکیل شده است که مقدار هر لایه از مایع در این درصد اثری ندارد (به شرط مشهود بودن واقعی لایه ها). اگر بخار دوباره مایع شود، لایه ها به صورت محصول معیان دوباره تشکیل میشوند و در این حالت 4.4% از مقدار کل مخلوط در لایه ی بالایی و 95.6% در لایه ی زیرین وجود دارد. چنین سیستمی از مواد مخلوط شده به عنوان آزئوتروپ ناهمگن شناخنه میشود.نمودار نشان میدهد که چگونه فازهای مختلف آزئوتروپ های ناهمگن با هم در ارتباط هستند. آزئوتروپ های ناهمگن همواره مخلوط های با حداقل جوشش یا آزئوتروپ مثبت میباشند.

انحراف از قانون رائول:

قانون رائول فشار بخار یک مخلوط ایده آل را بر حسب تابعی از ترکیب درصد پیش بینی میکندولی در واقع تنها مخلوط هایی از مواد شیمیایی مشابه مانند هگزان نرمال و هپتان نرمال تشکیل یک مخلوط ایده آل میدهند که تقریبا از قانون رائول پیروی میکنند. مخلوط هایی که میتوانند تشکیل آزئوتروپ دهند همواره غیر ایده آل هستند و به این ترتیب از قانون رائول منحرف میشوند. نمودار سمت چپ فشار بخار کل 3 مخلوط از ترکیبات فرضی X و Y را نشان میدهد. دما در نمودار ثابت فرض شده است.

منحنی وسط یک خط صاف میباشد که قانون رائول آن را برای یک مخلوط ایده آل پیش بینی کرده است. منحنی بالایی نشان دهنده ی یک مخلوط غیر ایده آل است که از قانون رائول انحراف مثبت دارد. در این منحنی مجموع فشار بخارهای اجزاء X و Y از پیش بینی قانون رائول بیشتر است. نمودار بالایی به اندازه ای منحرف شده است که در یک نقطه بر روی منحنی دارای شیب افقی میباشد. زمانی که یک مخلوط انحراف مثبت دارد و در یک نقطه شیب آن افقی میباشد، ساختارش در آن نقطه آزئوتروپ مثبت است. در آن نقطه فشار بخار کل بیشینه میباشد. همچنین نمودار پایینی نشان دهنده ی یک مخلوط غیر ایده آل است که انحراف منفی از قانون رائول دارد؛ و در ترکیب درصدی که شیب نمودار افقی میباشد آزئوتروپ منفی داریم. این نقطه همچنین نقطه ای است که فشار بخار کل کمینه میباشد.

وابستگی دما-فشار:

برای هر دو نمودار بالا و پایین دمای آزئوتروپ همان دمای ثابتی است که برای کل دستگاه در نظر گرفته ایم. اگر فشار پیرامون به طرزی کنترل شود که برابر با فشار بخار کل در نقطه ی مخلوط آزئوتروپ شود، سپس مخلوط در آن دمای ثابت خواهد جوشید.

فشار بخار هر دو مایع خالص همانند مخلوط ها یک تابع حساس از دما میباشد. به عنوان یک قانون، فشار بخار یک مایع تقریبا بصورت نمایی تحت تاثیر تابعی از دما افزایش میباشد. اگر نمودار دوباره برای یک دمای ثابت دیگر رسم شود، سپس فشار بخار کل در ترکیب درصد آزئوتروپیک به طور حتم تغییر خواهد کرد. اما این امکان نیز وجود دارد که ترکیب درصد نقطه ی آزئوتروپ تغییر کند. این امر به ما میفهماند که ترکیب درصد آزئوتروپ تحت تاثیر فشاری است که انتخاب شده تا در آن مخلوط بجوشد. تقطیرهای معمولی در فشار اتمسفری (1atm) صورت میپذیرد اما با تجهیزات مناسب این امکان وجود دارد که تقطیر را در فشارهای متفاوتی انجام دهیم، هم بالاتر از فشار اتمسفری و هم پایین تر از فشار اتمسفری.