Para entender o que é uma mistura azeotrópica, vamos avaliar o significado da palavra “azeótropo” (a (negação) + grego zein (ferver, borbulhar) + grego tropos (modo, direção, desvio). No contexto da Química, podemos dizer que um azeótropo é uma substância que ferve sem desvio, nesse caso de temperatura e composição. Dessa forma, em uma mistura azeotrópica, teremos a mistura de duas ou mais substâncias, que se comportam com se fossem uma substância pura, e por isso se comporta de maneira diferente das demais misturas quando entram em ebulição.
Você já ter feito ou observado alguém preparar um macarrão, e geralmente o primeiro passo é colocar água para ferver, e só quando estiver em ebulição, acrescentar sal, óleo e por fim o macarrão. Isso não é feito dessa forma por acaso, e tem uma explicação física, pois se colocássemos qualquer substancia na água, alteraria o ponto de ebulição e ela demoraria mais para ferver, aumentando o tempo de preparo do macarrão. Isso acontece, pois a mistura água, sal, óleo e macarrão não é uma mistura azeotrópica. Quando temos uma mistura azeotrópica, durante a ebulição a temperatura permanece constante do inicio até o fim do processo. Essa temperatura de ebulição pode ser maior ou menor que a dos seus componentes individuais. Considere o exemplo do álcool etílico que é uma mistura azeotrópica de 95,5% de álcool (cuja temperatura de ebulição (TE) é de 78,37 °C) e 4,5 % de água (com TE de 100 °C), ao aquecer essa mistura, ela entrará em ebulição a uma temperatura de 78,1°C.
Outra característica de uma mistura azeotrópica é que ela mantém a mesma composição da fase líquida com a fase de vapor com a qual se encontra em equilíbrio. Então se tivermos uma mistura azeotrópica, por exemplo, álcool etílico (7%) + clorofórmio (93%) com essa composição na forma líquida, esses percentuais serão os mesmos na fase de vapor.
Mas como são formadas essas misturas? A sua formação geralmente acontece quando os componentes têm pontos de ebulição próximos, ou ainda diferentes polaridades ou carga iônica, o que favorece a atração entre eles para levar a formação da mistura.
E quando temos uma mistura azeotrópica, é possível separa-las nos seus componentes individuais? Nesse caso, diferente de outros tipos de misturas, os componentes das misturas azeotrópicas não podem ser separadas por destilação fracionada. Isso acontece, pois no processo de destilação a composição da mistura vai mudando conforme se altera a temperatura, o que permite fazer a separação. Porém, lembre-se que em uma mistura azeotrópica a composição da fase líquida será a mesma da fase gasosa, dessa forma, teremos a mesma composição antes e depois da destilação, o que impede a separação dos seus componentes. Sendo assim, é necessário fazer uma destilação utilizando coluna de fracionamento, que dependendo do tipo de misturas, podem ser colunas de diversos metros de altura.
Uma mistura azeotrópica também pode sofrer resfriamento, e nesse caso, assim como na ebulição, a temperatura de condensação também será fixa e constante até que o gás se torne líquido. Além disso, a composição da mistura inicialmente na fase de vapor também será mantida na fase líquida.
Referencias:
Tito e Canto. Química na Abordagem do Cotidiano. Volume único, parte B – Físico Química. Editora Saraiva 2005.
ATKINS, P. W.; JONES, Loretta . Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, volume único. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006
ATKINS, P. W.; PAULA, Julio de. Físico-Química, volume 1. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.