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Concept
Azéotrope
Résumé
vignette|350px|Diagramme de phase d'un azéotropisme négatif.
vignette|350px|Diagramme de phase d'un azéotropisme positif.
Un mélange azéotrope ou azéotropique (a privatif, du grec zêin bouillir et tropos manière de) est un mélange liquide qui bout à température fixe en gardant une composition fixe.
Un mélange azéotropique est un mélange qui présente, pour une composition particulière, une phase vapeur ayant la même composition que la phase liquide avec laquelle elle est en équilibre.
À pression donnée, quand on distille un mélange de deux liquides, la température d'ébullition n'est pas toujours comprise entre celles des deux constituants : elle peut présenter une température d'ébullition supérieure à la température d'ébullition des constituants purs (azéotropisme négatif) ou une température d'ébullition inférieure à la température d'ébullition des constituants purs (azéotropisme positif). Dans l'un et l'autre des cas, la distillation fractionnée ne permet pas de séparer les deux liquides, mais seulement l'un d'entre eux et le mélange azéotrope correspondant à la température d'ébullition maximale ou minimale.
Il ne peut y avoir un point azéotrope dans un diagramme binaire que pour des solutions non idéales (la loi de Raoult est formellement incapable de représenter un azéotrope) de liquides totalement miscibles. Dans ces solutions réelles les interactions entre 2 constituants A et B sont de natures différentes des interactions de type A - A ou de type B - B. Par exemple, à pression atmosphérique, un mélange à d'éthanol et 4 % d'eau présente un azéotrope qui bout à . Cette température est inférieure à celle de l'eau pure () et celle de l'éthanol pur (). En pratique, une différence de température d'ébullition de est difficile à exploiter.
En chimie organique et en chimie industrielle, on se sert des propriétés azéotropiques de certains solvants avec l'eau pour pouvoir l'extraire du milieu réactionnel (azéotrope toluène/eau, benzène/eau, notamment utilisés pour obtenir de l'éthanol absolu).
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Liquide
vignette|L'eau est une substance abondante sur la surface terrestre, se manifestant notamment sous forme de liquide. vignette|Diagramme montrant comment sont configurés les molécules et les atomes pour les différents états de la matière.
Loi de Raoult
En physique, et plus particulièrement en thermodynamique, la loi de Raoult énonce que : Dans une solution idéale, à température constante, la pression partielle en phase vapeur d'un constituant est proportionnelle à sa fraction molaire en phase liquide. Cette loi a été établie empiriquement par le physicien français François-Marie Raoult en 1882, elle est dérivée de sa loi de la tonométrie. Elle est utilisée dans de nombreux domaines de la chimie, de la physique et de la météorologie.
Molécule d'eau
La molécule d’eau, de formule , est le constituant essentiel de l’eau pure. Celle-ci contient également des ions résultant de l’autoprotolyse de l’eau selon l’équation d'équilibre : H + OH (ou 2 HO + OH). L’eau pure n’est pas présente dans la nature et doit être obtenue par des processus physiques. Cette molécule a des propriétés complexes à cause de sa polarisation (voir la section Nature dipolaire). L’eau à pression ambiante (environ un bar) est gazeuse au-dessus de , solide en dessous de et liquide entre les deux.