Ethanol in Exsikkator über Phosphorpentoxid trocknen?
Hallo zusammen,
ich habe mir die Frage gestellt ob es möglich ist Ethanol über Phosphorpentoxid in einem Exsikkator zu trocknen. Phosphorpentoxid ist sehr bestrebt Wasser aufzunehmen, weshalb sich in einem abgeschlossenen Gefäß ein Wasserdampfdruck von 1,3e-4 Pa einstellen würde. Das wäre ausreichend um Wasser in einem abgeschlossenen Gefäß selbst bei Raumtemperatur verdampfen zu lassen. Oder macht mir da die Tatsache, das Ethanol und Wasser bei 96%/4% ein Azeotrop bildet einen Strich durch die Rechnung?
besten Dank
wikie
2 Antworten
macht mir da die Tatsache, das Ethanol und Wasser bei 96%/4% ein Azeotrop bildet einen Strich durch die Rechnung?
Jein. Im Prinzip wird das Exsikkant (Diphosphorpentoxid/Tetraphosphordekaoxid) so lange Wasser entziehen, bis die "Resthygroskopizität" des Exsikkants und des Ethanols gleich groß sind. Allerdings ist auch Ethanol flüchtig, sodass du erst mal eine Mischung von Ethanoldampf, Waserdampf und Luft erhältst, bis zur Sättigung der Luft mit Ethanol. Danach wird das Restgemisch Ethanol/Wasser seine Bestandteile nur noch sehr, sehr langsam freigeben, sodass es möglicherweise Monate dauert, bis das Ethanol so wasserfrei ist, wie man es bei direktem Kontakt mit dem Exsikkant kriegt.
Aber in diesem Bereich von Dynamik bin ich kein Fachmann und bräuchte einiges an weiteren Abschätzungen und viel Zeit, um da weiterrechnen zu können.
Ein azeotropes Gemisch hat einen besonders hohen oder einen besonders niedrigen Gesamt-Dampfdruck (verglichen mit anderen Mischungsverhältnissen).
Wenn es nicht versuchen würde, dieses Mischungsverhältnis beim Verdampfen möglichst beizubehalten, wäre es kein azeotropes Gemisch.
Die Mischung aus 96% Ethanol und 4% Wasser bildet ein niedrig siedendes Azeotrop. Daher sollte doch auch der Gesamtdampfdruck niedrig sein. Wenn ich jetzt aber einen partiellen Dampfdruck senke, müsste sich dich der Dampfdruck der anderen Komponente erhöhen. Das azeotrope Mischingsverhältnis müsste sich doch auch verschieben und am Ende weniger Wasser in der Mischung befinden. Oder verstehe ich das falsch?
Das Azeotrop ist kein Problem, wenn das verdunstende Wasser vom Phosphorpentoxid aus dem Dampf entfernt wird, Ethanol aber nicht.
Aber genau da habe ich Zweifel. Phosphorpentoxid ist (oder war) das wirksamste bekannte Trocknungsmittel.
Aus dem Grund, dass die P-Atome das ideale Ziel für nuclophile Angriffe sind.
Ich würde vermuten, dass auch die O-Atome des Ethanol die P-Atome angreifen.
Dann kämen statt Phosphorsäure deren Ester heraus.
Davon ab gibt es geeignete Methoden, um ein Azeotrop zu trennen.
Und Vergällungsstoffe lassen ich mal außen vor.
Hallo Thomas,
vielen dank für deine Antwort. habe über deine Antwort einige Zeit nachdenken müssen. Es war mir gar nicht so bewusst, dass auch der Ethanoldampf mit dem Phosphorpentoxid reagieren kann. Bisher dachte ich immer das P4O10 bei Anwesenheit von Wasser lieber mit diesem reagiert, als mit EtOH.
Ich bin das ganze seit gestern mal gedanklich durchgegangen und habe mir dabei folgendes überlegt. Wenn ich P4O10 direkt in das Wasser Alkoholgemisch gebe, reagiert P4O10 mit dem darin enthaltenen Wasser zu Phosphorsäure
P4O10 + 6 H2O -> 4 H3PO4
Ohne es genauer zu wissen würde ich vermuten, dass bei Anwesenheit von Wasser, dieses als Reaktant bevorzugt wird.
Gebe ich jetzt so viel P4O10 in den EtOH, so dass das gesamte Wasser in dem Gemisch "verbraucht" ist, hätte ich erwartet das der nun reine EtOH mit P4O10 wie folgt reagiert
6 C2H6O + P4O10 -> 6 C2H4 + 4 H3PO4
bzw anders geschrieben
6 CH3CH2OH + P4O10 -> 6 CH2=CH2 + 4
H3PO4
Von der sich bildenden Phosphorsäuere würde ich erwarten, dass sie zusammen mit dem EtOH (beide wasserfrei) zu Phosphorsäureethylester reagiert
H3PO4 + C2H6O <--> Ester + H2O
Dachte aber auch, das Phosphorsäure sich nur sehr schwer verestern lässt und bei Umgebungstemperaturen hier kaum eine Reaktion statt finden wird.
Die Bildung von Ethen ist eine Möglichkeit, an die ich nicht gedacht habe.
Ich weiß aber ehrlich gesagt nicht, ob diese Reaktion erfolgt.
Ich weiß auch nicht, ob sich Phosphorsäureester bilden.
Ich weiß aber, dass es einfachere Methoden gibt, um Azeotrope zu trennen:
Destillation bei anderem Druck.
Schleppmittel.
Das ist sicher auch preiswerter, als Unmengen Phosphorpentoxid zu vergeuden.
Mal davon abgesehen, dass man reines Ethanol auch sicher kaufen kann.
Vielen Dank für deine super schnelle Antwort. Was ich noch nicht verstehe, warum beeinflußt das Herabsetzen des Wasserdampfdruck ebenfalls ein verdampfen des Ethanols. Da Phosphorpentoxid kein Ethanol zieht, sollte der Dampfdrucks des Ethanols nur vom Ethanoldampf in dem Exsikkator selbst abhängen.