通译百科：共沸

含光混世贵无名,孤高何用比云月

共沸

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共沸(Azeotrope)，是指两组分或多组分的液体混合物以特定比例组成时，在恒定压力下沸腾，其蒸气组成比例与溶液相同的现象。这实际是表明，此时沸腾产生的蒸气与液体本身有着完全相同的组成。共沸物是不可能通过常规的蒸馏或分馏手段加以分离的。

>定义

共沸(Azeotrope)是指处于平衡状态下，气相和液相组成完全相同时的混合溶液，对应的温度称为共沸温度或共沸点。共沸物，是指两组分或多组分的液体混合物，在恒定压力下沸腾时，其组分与沸点均保持不变。f

并非所有的二元液体混合物都可形成共沸物。这类混合物的温度--组分相图有着显著的特征，即其气相线(气液混合物和气态的交界)与液相线(液态和气液混合物的交界)有着共同的最高点或最低点。如此点为最高点，则称为正共沸物；如此点为最低点，则称为负共沸物。大多数共沸物都是负共沸物，即有最低沸点。

有些混合物的共沸温度低，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。

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。

实践证明，沸点相差大于30K的两个组分很难形成共沸物（如水与丙酮就不会形成共沸物）。

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分完全相同，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。

>精馏

在被分离的物系中加入共沸剂（或者称共沸组分），该共沸剂必须能和物系中一个或几个组分形成具有最低沸点的恒沸物，以至于使需要分离的集中物质间的沸点差（或相对挥发度）增大。在精馏时，共沸组分能以共沸物的形式从精馏塔顶蒸出，工业上把这种操作称为共沸精馏。
下面以制取无水酒精为例，说明共沸精馏的过程，水和酒精能形成具有恒沸点的混合物，所以用普通的精馏方法不能获得纯度超过96%（体积）的乙醇，若在酒精和水的溶液中加入共沸组分--苯，则可构成各种恒沸混合物，但以酒精、苯和水所组成的三组分共沸混合物的沸点为最低（64.84℃）。当精馏温度在64.85℃时，酒精、苯和水的三元混合物首先被蒸出；温度升至68.25℃时，蒸出的是酒精与苯的二元共沸混合物；随着温度继续上升，苯与水的二元共沸混合物和酒精与水的二元共沸混合物也先后蒸出，这些共沸物把水从塔顶带出，在塔釜可以获得无水酒精。工业上广泛地用于生产无水酒精的方法，就是根据此原理。

共沸精馏的过程中，所加入的共沸组分必须从塔顶蒸出，而后冷凝分离，循环使用。因而共沸精馏消耗的能量（包括汽化共沸剂的热量和输送物料的电能）较多。

>分类

>正共沸物

当该溶液共沸点的沸点温度低于其所有组成成分的沸点则称该溶液为正共沸物。较为有名的正共沸物是重量百分浓度为95.63%的乙醇与4.73%的水混合溶液。其中，乙醇的沸点为78.4°C，而水的沸点则为100°C，但共沸点的沸点温度则为78.2°C，同时低于其组成成分乙醇与水的沸点。事实上，在所有组成比例的酒精--水混合液中，沸点78.2°C是最低的。任何正共沸物的沸点都低于该混合溶液其他组成比例的沸点。

>负共沸物

当该溶液共沸点的沸点温度高于其所有组成成分的沸点则称该溶液为负共沸物。

较为有名的负共沸物是重量百分浓度为20.2%的盐酸(氯化氢--水混合溶液)。其中，氯化氢的沸点为-84°C，而水的沸点则为100°C，但共沸点的沸点温度则为110°C，同时高于其组成成分氯化氢与水的沸点。事实上，在所有组成比例的盐酸中，沸点110°C是最高的。任何负共沸物的沸点都高于该混合溶液其他组成比例的沸点。

>非匀相共沸物

当两种物质不完全互溶(即该溶液存在两个以上的液体相)时，可以发现共沸现象发生于溶液的互溶间隙之间，则称该溶液为非匀相共沸物。

>用途

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。

与水形成的二元共沸物（水沸点100℃）

溶剂	沸点/℃	共沸点/℃	含水量/%	溶剂	沸点/℃	共沸点/℃	含水量/%
氯仿	61.2	56.1	2.5	甲苯	110.6	85.0	20
四氯化碳	77.0	66.0	4.0	正丙醇	97.2	87.7	28.8
苯	80.4	69.2	8.8	异丁醇	108.4	89.9	88.2
丙烯腈	78.0	70.0	13.0	二甲苯	137-40.5	92.0	37.5
二氯乙烷	83.7	72.0	19.5	正丁醇	117.7	92.2	37.5
乙睛	82.0	76.0	16.0	吡啶	115.5	94.0	42
乙醇	78.3	78.1	4.4	异戊醇	131.0	95.1	49.6
乙酸乙酯	77.1	70.4	8.0	正戊醇	138.3	95.4	44.7
异丙醇	82.4	80.4	12.1	氯乙醇	129.0	97.8	59.0
乙醚	35	34	1.0	二硫化碳	46	44	2.0
甲酸	101	107	26

常见有机溶剂间的共沸混合物

共沸混合物	组分的沸点/℃	共沸物的组成(质量)/%	共沸物的沸点/℃
乙醇-乙酸乙酯	78.3，78.0	30：70	72.0
乙醇-苯	78.3，80.6	32：68	68.2
乙醇-氯仿	78.3，61.2	7：93	59.4
乙醇-四氯化碳	78.3，77.0	16：84	64.9
乙酸乙酯-四氯化碳	78.0，77.0	43：57	75.0
甲醇-四氯化碳	64.7，77.0	21：79	55.7
甲醇-苯	64.7，80.4	39：61	48.3
氯仿-丙酮	61.2，56.4	80：20	64.7
甲苯-乙酸	101.5，118.5	72：28	105.4
乙醇-苯-水	78.3，80.6，100	19：74：7	64.9