共沸物

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一般情况下，当两种液体混合在一起时，由于两种液体具有不同的沸点，通常可以通过蒸馏的方式将它们分离。然而，对于共沸物，这种分离过程并非如此简单。

比如水和酒精，它们本身有各自的沸点，水在100℃沸腾，酒精在78℃左右沸腾。但是，当你把这两种液体混合后，它们可能会表现得有点“特别”。

它们的混合物会在一个既不是水的沸点也不是酒精沸点的温度下开始沸腾。更神奇的是，当这种混合物沸腾时，所产生的蒸汽，其组成和原来的混合液体的组成完全一样，也就是说，蒸汽里水和酒精的比例跟液体里的比例是一样的。这种特殊的现象就叫做“共沸”，共沸物很难通过传统蒸馏手段实现分离。

共沸物的研究在化学工业中具有重要意义，特别是在制药和石油精炼等领域。理解和控制共沸物的行为能够显著提高生产效率，并减少能源消耗。

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一、定义

共沸物（Azeotrope），又称恒沸物，是指两组分或多组分的液体混合物在特定比例下，于恒定压力下沸腾时，其蒸气组成比例与溶液相同的现象。此时，沸腾产生的蒸气与液体本身具有完全相同的组成。

二、特性

• 固定比例：共沸物中的各组分在特定比例下才能形成共沸现象。
• 恒定沸点：在恒定压力下，共沸物具有一个固定的沸点。
• 无法分离：由于共沸物沸腾时产生的蒸气与液体具有相同的组成，因此无法通过常规的蒸馏或分馏手段进行分离。
  

三、分类

• 正共沸物：在温度-组分相图中，气相线与液相线有共同的最高点，此时称为正共沸物。
• 负共沸物：在温度-组分相图中，气相线与液相线有共同的最低点，此时称为负共沸物。大多数共沸物都是负共沸物，即具有最低沸点。
  

四、形成条件

并非所有的二元液体混合物都能形成共沸物。实践证明，沸点相差大于30K（开尔文温度单位）的两个组分很难形成共沸物。例如，水与丙酮就不会形成共沸物。

五、应用

• 共沸精馏：在工业上，为了获得高纯度的物质，常常利用共沸物的特性进行共沸精馏。例如，在制取无水酒精时，可以加入苯作为共沸剂，通过共沸精馏的方式获得无水酒精。
• 干燥有机物：有些有机化合物能与水形成共沸混合物，可以利用该特性在待干燥的有机物中加入共沸组成中某一有机物，因共沸混合物的沸点通常低于待干燥的有机物的沸点，所以蒸馏时可将水带出来，从而达到干燥的目的。
  

六、注意事项

• 压力影响：任一共沸物都是针对某一特定外压而言。对于不同压力，其共沸组分和沸点都将有所不同。
• 安全性：在处理共沸物时，需要注意其可能带来的安全隐患，如易燃易爆等特性。
  

综上所述，共沸物是一种特殊的液体混合物，在化学工业中具有广泛的应用和重要的意义。理解和控制共沸物的行为能够显著提高生产效率，并减少能源消耗。

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二、综合分析

网上资料：共沸物，所指的是当两种或多种不同成分的均相溶液，以一个特定的比例混合时，在固定的压力下，仅具有一个沸点，此时这个混合物即称做共沸物。

在共沸物达到其共沸点时，由于其沸腾所产生的气体部分之成分比例与液体部份完全相同，因此无法以蒸馏方法将溶液成份进行分离。也就是说，共沸物的两个组成物，无法用单纯的蒸馏或分馏的方式分离。

有些混合物的共沸温度最低，因为总蒸气压最大，沸腾最易。例如乙醇的沸点是78.3℃，水的沸点是100℃，它们的混合物在78.13℃就沸腾。

有些混合物的共沸温度最高，因为总蒸气压最小，沸腾最难。例如纯硝酸的沸点是86℃，水的沸点是100℃，它们的混合物在120.5℃才沸腾。

大学教材：《物理化学》第五版上册天大物化教研室等

P240

对于液体混合物加热时，液相开始起泡沸腾的温度成为泡点，气相开始凝结出露珠的温度称为露点。下面是理想液态混合物甲苯（A）-苯（B）系统的温度组成图：

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P247

精馏原理：将液态混合物同时经多次部分汽化和部分冷凝而使之分离的操作。

精馏多在恒压下进行。下面以混合物的泡点介于两纯组分沸点之间的某A-B系统为例，温度-组成图如下：

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实际上，精馏过程是在精馏塔中使部分汽化和部分冷凝同时连续进行来实现的。

具有最低恒沸点和最高恒沸点的二组分系统相图，可以看作是以恒沸混合物为分界的左、右两个相图的组合。由于恒沸混合物沸腾时气相组成与液相组成相同，部分汽化或部分液化均不能改变混合物的组成，故在指定压力下具有恒沸点的二组分液态混合物经过精馏后只能得到一个纯组分和恒沸混合物，而不是同时得到两个纯组分。