Azeotropic mixture, Minimum & Maximum Boiling Azeotropes

An azeotrope, also known as a constant boiling point mixture, comprises two or more components in fluidic states, wherein their proportions cannot be modified through simple distillation. This occurs because during boiling, the vapor maintains the same composition as the original mixture. Understanding azeotropic behavior is crucial in fluid separation techniques.it is not possible to separate the components by fractional distillation and therefore, azeotropic distillation is usually used instead. (एज़ोट्रोप, जिसे निरंतर क्वथनांक मिश्रण के रूप में भी जाना जाता है, में तरल अवस्था में दो या दो से अधिक घटक शामिल होते हैं, जिसमें उनके अनुपात को सरल आसवन के माध्यम से संशोधित नहीं किया जा सकता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि उबलने के दौरान वाष्प मूल मिश्रण के समान ही संरचना बनाए रखता है। द्रव पृथक्करण तकनीकों में एज़ोट्रोपिक व्यवहार को समझना महत्वपूर्ण है। आंशिक आसवन द्वारा घटकों को अलग करना संभव नहीं है और इसलिए, इसके बजाय आमतौर पर एज़ोट्रोपिक आसवन का उपयोग किया जाता हैI)

Each azeotrope has a characteristic boiling point. The boiling point of an azeotrope is either less than the boiling point temperatures of any of its constituents (a positive azeotrope), or greater than the boiling point of any of its constituents (a negative azeotrope). For both positive and negative azeotropes, (प्रत्येक एज़ोट्रोप का एक विशिष्ट क्वथनांक होता है। किसी एज़ोट्रोप का क्वथनांक या तो उसके किसी भी घटक (एक सकारात्मक एज़ोट्रोप) के क्वथनांक तापमान से कम होता है, या उसके किसी भी घटक (एक नकारात्मक एज़ोट्रोप) के क्वथनांक से अधिक होता है। सकारात्मक और नकारात्मक दोनों एज़ोट्रोप के लिए, आंशिक आसवन द्वारा घटकों को अलग करना संभव नहीं है और इसके बजाय आमतौर पर एज़ोट्रोपिक आसवन का उपयोग किया जाता है।)

Type of Azeotropic MixtureExampleBoiling Point of EthanolBoiling Point of WaterComposition of Azeotropic MixtureBoiling Point of Azeotropic Mixture
Minimum Boiling AzeotropesEthanol & water78.4 0C100 0C95.63& Ethanol & 4.37 Water by mass78.2 0C
Type of Azeotropic MixtureExampleBoiling Point Nitric acidBoiling Point of WaterComposition of Azeotropic MixtureBoiling Point of Azeotropic Mixture
Maximum Boiling AzeotropesNitric and water 83 0C100 0C68% nitric acid and 32% water by mass120.5°C
Type of Azeotropic MixtureExampleBoiling Point Hydrochloric acidBoiling Point of WaterComposition of Azeotropic MixtureBoiling Point of Azeotropic Mixture
Maximum Boiling AzeotropesHydrochloric acid and Water-85 0C100 0Chydrochloric acid 20.2% and 79.8% water by mass120.4 °C (393.5 K)

A solution of two liquids that shows greater positive deviation from Raoult’s law forms a minimum boiling azeotrope at a specific composition. In general, a positive azeotrope boils at a lower temperature than boiling temperature of any other ratio of its constituents. Positive azeotropes are also called minimum boiling mixtures. A well-known example of a positive azeotrope is an ethanol–water mixture (obtained by fermentation of sugars) consisting of 95.63% ethanol and 4.37% water (by mass), which boils at 78.2 °C. Ethanol boils at 78.4 °C, water boils at 100 °C, but the azeotrope boils at 78.2 °C, which is lower than either of its constituents. Once this composition has been achieved, the liquid and vapour have the same composition, and no further separation occurs.(दो तरल पदार्थों का एक समाधान जो राउल्ट के नियम से अधिक सकारात्मक विचलन दिखाता है, एक विशिष्ट संरचना पर न्यूनतम उबलते एज़ियोट्रोप बनाता है। सामान्य तौर पर, एक सकारात्मक एज़ोट्रोप अपने घटकों के किसी भी अन्य अनुपात के उबलते तापमान की तुलना में कम तापमान पर उबलता है। धनात्मक एज़ोट्रोप्स को न्यूनतम उबलने वाला मिश्रण भी कहा जाता है। सकारात्मक एज़ोट्रोप का एक प्रसिद्ध उदाहरण इथेनॉल-पानी का मिश्रण (शर्करा के किण्वन द्वारा प्राप्त) है जिसमें 95.63% इथेनॉल और 4.37% पानी (द्रव्यमान द्वारा) होता है, जो 78.2 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है। इथेनॉल 78.4 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, लेकिन एज़ियोट्रोप 78.2 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, जो इसके किसी भी घटक से कम है। एक बार यह संरचना प्राप्त हो जाने के बाद, तरल और वाष्प की संरचना समान हो जाती है, और आगे कोई पृथक्करण नहीं होता है।)

A solution that shows large negative deviation from Raoult’s law forms a maximum boiling azeotrope at a specific composition. Nitric acid and water is an example of this class ( negative deviation ) of azeotrope. This azeotrope has an approximate composition of 68% nitric acid and 32% water by mass, with a boiling point of 393.5 K (120.4 °C). A negative azeotrope boils at a higher temperature than any other ratio of its constituents. Negative azeotropes are also called maximum boiling mixtures azeotropes. Another example of a negative azeotrope is hydrochloric acid at a concentration of 20.2% and 79.8% water (by mass). Hydrogen chloride boils at -85 °C and water at 100 °C, but the azeotrope boils at 110 °C, which is higher than either of its constituents. (एक समाधान जो राउल्ट के नियम से बड़ा नकारात्मक विचलन दिखाता है, एक विशिष्ट संरचना पर अधिकतम उबलता हुआ एज़ोट्रोप बनाता है। नाइट्रिक एसिड और पानी एज़ोट्रोप के इस वर्ग (नकारात्मक विचलन) का एक उदाहरण है। इस एज़ोट्रोप में द्रव्यमान के हिसाब से 68% नाइट्रिक एसिड और 32% पानी की अनुमानित संरचना होती है, जिसका क्वथनांक 393.5 K (120.4 डिग्री सेल्सियस) होता है। एक नकारात्मक एज़ोट्रोप अपने घटकों के किसी भी अन्य अनुपात की तुलना में उच्च तापमान पर उबलता है। नकारात्मक एज़ोट्रोप्स को अधिकतम क्वथनांक मिश्रण एज़ोट्रोप्स भी कहा जाता है। नकारात्मक एज़ोट्रोप का एक अन्य उदाहरण 20.2% और 79.8% पानी (द्रव्यमान द्वारा) की सांद्रता पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड है। हाइड्रोजन क्लोराइड -85 डिग्री सेल्सियस पर और पानी 100 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, लेकिन एज़ोट्रोप 110 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है, जो इसके किसी भी घटक से अधिक है।)

Wolf Kishner,s Reduction Reaction

The reaction in which carbonyl group/ compound is first treated with hydrazine and than treated with base to produce alkane is called Wolf Kishner,s Reduction Reaction. In this reaction C=O group is converted into -CH2-group.

Clemmensen,s Reduction

The reaction in which carbonyl group (C=O) is reduced into (-CH2-) group on reacting with a mixture of zinc and hydrochloric acid is called Clemmensen,s Reduction.

General reaction:-

Reaction of aliphatic aldehyde and ketones-

Reaction of aromatic aldehyde and ketones-

Question:- Why did a mixture of Zn+HCl is used for reduction ?
Answer:- Zn reaction reacts with HCl to produce H2 gas which reduces carbonyl (C=O) to alkane (-CH2-).

Question:- Why does amalgam of Zinc (Zn/Hg) use in spite of only Zn ?
Answer:- Zn reacts with HCl to produce H2 very fast that move out fast from reaction mixture and carbonyl compound has very little time to react and most of hydrogen moves out of reaction mixture without reacting whereas in form of amalgam, Zn reacts slowly to produce hydrogen slowly, which can react with carbonyl compound. because only those Zn atoms reacts with HCl which are present on the surface of amalgam .

Amalgam: The solution of metal in mercury is called amalgam. Metal dissolve in mercury like salt dissolve in water.

Sandmeyer Reaction 12th Standard

The reaction in which diazonium salt is treated with CuCl, CuBr or CuCN to produce Chlorobenzene, Bromobenzene and Benzene nitrile respectively is called Sandmeyer reaction.