Ein Azeotrop ist eine Mischung aus zwei oder mehr Chemikalien in Lösung, die nicht durch einfache Destillationsverfahren getrennt werden kann, da sie einen gemeinsamen Siedepunkt und Verdampfungspunkt haben. Wenn ein Azeotrop erhitzt oder gekocht wird, gehen die Chemikalien alle in gleichen Mengen in einen gasförmigen Zustand über, und sie werden manchmal als konstant siedende Mischungen bezeichnet. Azeotrope können schwierig herzustellen sein, da die Konzentrationen jeder Chemikalie genau ausgeglichen werden müssen und ihre Dichte, ihr anfänglicher Siedepunkt und ihre Oberflächenspannung innerhalb eines Bereichs liegen müssen, der in der Lösung auf ein Gleichgewichtsniveau gebracht werden kann.
Die Bildung azeotroper Gemische ist wahrscheinlicher, wenn die Siedepunkte der Vorläuferchemikalien nahe beieinander liegen. Chemikalien mit unterschiedlichen elektrischen Polaritäten oder ionischen Ladungen werden auch eher zueinander angezogen, um diese Art von Mischung zu bilden. Aufgrund dieser Bedingungen werden sich mehrere Arten von Lösungsmitteln auf natürliche Weise zu Azeotropen verbinden und müssen daher während industrieller Prozesse sorgfältig getrennt gehalten werden.
In der Industrie hat das Azeotrop einen Wert, weil es eine Mischung von Chemikalien in Lösung ist und keine Verbindung, bei der diese Chemikalien starke molekulare Bindungen aufweisen, die nicht leicht zu brechen sind. Dies ermöglicht es daher, ein Azeotrop zu konzipieren, dessen Inhalt aus einer brennbaren und einer nicht brennbaren Chemikalie besteht, die insgesamt nicht brennbare Eigenschaften aufweisen. Da sich die Chemikalien während der Verdunstung nicht trennen, führen Verschüttungen nicht zu gefährlichen Brandbedingungen.
Brennbare Lösungsmittel sind oft Teil von azeotropen Gemischen, da sie verwendet und dann die Flüssigkeit destilliert werden können, um das Lösungsmittel zurückzugewinnen und Verunreinigungen zurückzulassen. Das Verfahren vermeidet die Gefahr von Feuer und Luftverschmutzung durch das Lösungsmittel, da es an den nicht brennbaren Bestandteil des Azeotrops gebunden ist. Das häufigste Beispiel für diese Art von Lösungsmittel-Azeotrop ist das binäre Ethanol-Wasser-Azeotrop. Normalerweise kocht Wasser bei 212 °C und Ethanol bei 100 °C, aber in einer Konzentration von 172.94 % Ethanol und 78.3 % Wasser sieden beide bei 95 °C. . Diese Art von Mischung wird auch als minimalsiedendes Azeotrop bezeichnet, da der neue Siedepunkt für beide Bestandteile unter dem ursprünglichen liegt.
Ein übliches Methanol-Azeotrop, das eine Mischung aus drei Chemikalien ist, bekannt als ternäres Azeotrop, enthält Methanol, Acetonitrit und Wasser in Konzentrationen von 52 %, 44 % bzw. 4 %. Zusammen haben sie einen Siedepunkt zwischen 149 und 158 °C, der dem natürlichen Siedepunkt von Methanol bei 65 °F (70 °C) am nächsten kommt. Diese besondere Mischung wird im Lösungsmittelrecycling und im Laborprozess der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) verwendet.