Un azeotropo è una miscela di due o più sostanze chimiche in soluzione che non possono essere separate da processi di distillazione di base perché condividono un punto di ebollizione e un punto di vaporizzazione comuni. Quando un azeotropo viene riscaldato o bollito, le sostanze chimiche si convertono tutte allo stato gassoso in quantità uguali e talvolta vengono chiamate miscele a ebollizione costante. Gli azeotropi possono essere difficili da realizzare perché le concentrazioni di ciascuna sostanza chimica devono essere bilanciate con precisione e la loro densità, punto di ebollizione iniziale e tensione superficiale devono rientrare in un intervallo che può essere portato a un livello di equilibrio nella soluzione.
La formazione di miscele azeotropiche è più probabile che si verifichi se i precursori chimici hanno punti di ebollizione vicini l’uno all’altro. Anche le sostanze chimiche con polarità elettriche o cariche ioniche diverse hanno maggiori probabilità di essere attratte l’una dall’altra per formare questo tipo di miscela. Diversi tipi di solventi si uniranno naturalmente negli azeotropi a causa di queste condizioni e, pertanto, devono essere tenuti accuratamente separati durante i processi industriali.
Nell’industria, l’azeotropo ha valore perché è una miscela di sostanze chimiche in soluzione e non un composto in cui tali sostanze chimiche mostrano forti legami molecolari che non si rompono facilmente. Questo, quindi, rende possibile progettare un azeotropo in cui il contenuto è costituito da una sostanza chimica infiammabile e una non infiammabile che nel complesso dimostra caratteristiche non infiammabili. Poiché le sostanze chimiche non si separano durante l’evaporazione, le fuoriuscite non daranno luogo a pericolose condizioni di incendio.
I solventi infiammabili fanno spesso parte delle miscele azeotropiche perché possono essere utilizzati e quindi il liquido distillato per recuperare il solvente e lasciare i contaminanti. Il processo evita il rischio di incendio e inquinamento atmosferico da parte del solvente poiché è legato alla componente non infiammabile dell’azeotropo. L’esempio più comune di questo tipo di azeotropo solvente è l’azeotropo binario etanolo-acqua. Normalmente, l’acqua bolle a 212° Fahrenheit (100° Celsius) e l’etanolo a 172.94° Fahrenheit (78.3° Celsius), ma in una concentrazione del 95% di etanolo e del 5% di acqua, entrambi bollono a 172.76° Fahrenheit (78.2° Celsius) . Questo tipo di miscela viene anche chiamato azeotropo di minimo punto di ebollizione, per il fatto che il nuovo punto di ebollizione per entrambi i costituenti è inferiore a quello originario.
Un comune azeotropo di metanolo che è una miscela di tre sostanze chimiche, noto come azeotropo ternario, contiene metanolo, acetonitrito e acqua in concentrazioni rispettivamente del 52%, 44% e 4%. Combinati, hanno un punto di ebollizione tra 149° e 158° Fahrenheit (65° a 70° Celsius), che è il più vicino al punto di ebollizione naturale del metanolo a 148.1° Fahrenheit (64.5° Celsius). Questa particolare miscela viene utilizzata nel riciclaggio dei solventi e nel processo di laboratorio della cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC).