Випаровування тепла в тому, що вона складається, води, етанолу, ацетону, циклогексану

The випаровування тепла або ентальпія випаровування - енергія, яку грам рідкої речовини повинен поглинати при температурі кипіння при постійній температурі; тобто завершити перехід від рідкої фази до газової фази. Він зазвичай виражається з одиницями j / g або cal / g; і в кДж / моль, коли ми говоримо про молярну ентальпію випаровування.

Ця концепція є більш повсякденною, ніж здається. Наприклад, багато машин, наприклад, паровозів, працюють завдяки енергії, що виділяється водяною парою. На земній поверхні можна побачити великі маси пари, що піднімаються до неба, як на зображенні нижче.

Крім того, випаровування поту на шкірі охолоджується або освіжається внаслідок втрати кінетичної енергії; що призводить до зниження температури. Відчуття свіжості зростає, коли дме вітер, тому що воно швидше видаляє водяні пари крапель поту.

Теплота випаровування залежить не тільки від кількості речовини, але і від його хімічних властивостей; особливо, молекулярної структури і типу міжмолекулярних взаємодій.

Індекс

• 1 З чого він складається??
  • 1.1 Середня кінетична енергія
  • 1.2 Тиск пари
• 2 Теплота випаровування води
• 3 Етанол
• 4 Ацетон
• 5 Циклогексан
• 6 Бензолу
• 7 Толуол
• 8 Гексан
• 9 Посилання

З чого вона складається??

Теплота випаровування (ΔH_vap) - фізична змінна, що відображає сили когезії рідини. Сили когезії розуміються як ті, що утримують молекули (або атоми) разом у рідкій фазі. Летючі рідини, наприклад, мають слабкі сили зчеплення; Вода дуже сильна.

Чому той факт, що одна рідина є більш летючою, ніж інша, і що, внаслідок цього, потребує більше тепла, щоб повністю випаруватися при температурі кипіння? Відповідь полягає в міжмолекулярних взаємодіях або силах Ван-дер-Ваальса.

Залежно від молекулярної структури та хімічної ідентичності речовини, її міжмолекулярні взаємодії змінюються, а також величина її когезионних сил. Щоб зрозуміти його, необхідно аналізувати різні речовини за допомогою ΔH_vap різні.

Середня кінетична енергія

Сили когезії всередині рідини не можуть бути дуже сильними, інакше її молекули не будуть вібрувати. Тут «вібрація» відноситься до вільного і випадкового руху кожної молекули в рідині. Деякі йдуть повільніше, або швидше, ніж інші; тобто не всі з них мають однакову кінетичну енергію.

Тому йдеться про середня кінетична енергія для всіх молекул рідини. Молекули, які є досить швидкими, зможуть подолати міжмолекулярні сили, які утримують її в рідині, і вийдуть у газову фазу; ще більше, якщо вони знаходяться на поверхні.

Як тільки перша молекула М з високою кінетичною енергією вирвалася, знову оцінюється середня кінетична енергія..

Чому? Оскільки при виході молекулярних молекул у газову фазу, то більш повільні залишаються в рідині. Більша молекулярна повільність дорівнює охолодженню.

Тиск пари

Коли молекули М виходять у газову фазу, вони можуть повернутися в рідкий синус; Однак, якщо рідина піддається впливу навколишнього середовища, неминуче всі молекули схиляться до виходу, і говориться, що відбулося випаровування.

Якщо рідина утримується в герметично закритому контейнері, може бути встановлено рівновагу рідкого газу; тобто швидкість, з якою виходять газоподібні молекули, буде такою ж, з якою вони входять.

Тиск, що здійснюються молекулами газу на поверхні рідини в цьому рівновазі, відомий як тиск пари. Якщо ємність відкрита, тиск буде нижчим порівняно з тиском, що діє на рідину закритого контейнера.

Чим вище тиск парів, тим більше летюча рідина. Будучи більш мінливими, слабшими є його сили згуртування. Таким чином, для випаровування його до нормальної температури кипіння потрібно менше тепла; тобто температуру, при якій вирівнюють тиск пари і атмосферний тиск, 760 торр або 1 атм.

Теплота випаровування води

Молекули води можуть утворювати відомі водневі зв'язки: H-O-H-OH₂. Цей особливий тип міжмолекулярної взаємодії, хоча і слабкий, якщо розглядати три або чотири молекули, надзвичайно сильний, коли говорять про мільйони їх..

Теплою випаровування води при температурі її кипіння є 2260 Дж / г або 40,7 кДж / моль. Що це означає? Щоб випарувати грам води при 100 ° С, 2260 Дж (або 40,7 кДж необхідно випарувати один моль води, тобто близько 18 г).

Вода при температурі людського тіла, 37 ° C, має ΔH_vap начальника Чому? Тому що, як говорить його визначення, вода повинна бути нагріта до 37ºC, поки вона не досягне температури кипіння і повністю випарується; отже, ΔH_vap вона більша (а тим більше, коли мова йде про холодну температуру).

З етанолу

ΔH_vap етанолу при температурі його кипіння становить 855 Дж / г або 39,3 кДж / моль. Зауважимо, що воно нижче, тому що його структура, CH₃CH₂OH, він ледве може утворити водень міст. Однак вона продовжує залишатися серед рідин з найвищими температурами кипіння.

Ацетону

ΔH_vap ацетону становить 521 Дж / г або 29,1 кДж / моль. Оскільки вона відображає теплоту випаровування, вона є значно більш летючою рідиною, ніж вода або етанол, і тому вона закипає при більш низькій температурі (56ºC).

Чому? Тому його молекули СН₃OCH₃ вони не можуть утворювати водневі мости і можуть взаємодіяти тільки через диполь-дипольні сили.

З циклогексану

Для циклогексану його ΔH_vap становить 358 Дж / г або 30 кДж / моль. Складається з гексагонального кільця з формулою С₆H₁₂. Їх молекули взаємодіють силами дисперсії з Лондона, тому що вони неполярні і не мають дипольного моменту.

Зазначимо, що, хоча він важчий за воду (84 г / моль проти 18 г / моль), його сили когезії нижче.

З бензолу

ΔH_vap бензолу, ароматичного гексагонального кільця з формулою С₆H₆, становить 395 Дж / г або 30,8 кДж / моль. Як і циклогексан, він взаємодіє силами дисперсії; але він також здатний утворювати диполі і переміщувати поверхню кілець (де їх подвійні зв'язки є делокалізованими) над іншими.

Це пояснює, чому бути аполярним, а не дуже важким, має ΔH_vap відносно високий.

З толуолу

ΔH_vap толуолу навіть вище, ніж бензолу (33,18 кДж / моль). Це пов'язано з тим, що, крім вищезазначених, його метильні групи, -CH₃ вони співпрацюють у диполярний момент толуолу; у свою чергу, вони можуть взаємодіяти силами дисперсії.

З гексану

І, нарешті, ΔH_vap гексану становить 335 Дж / г або 28,78 кДж / моль. Його структура CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, тобто лінійний, на відміну від циклогексану, який є гексагональним.

Хоча їх молекулярні маси відрізняються дуже мало (86 г / моль проти 84 г / моль), циклічна структура безпосередньо впливає на спосіб взаємодії молекул. Будучи кільцем, диспергуючі сили є більш ефективними; тоді як в лінійній структурі гексану вони є більш "сумбурними".

Значення ΔH_vap для гексану вони конфліктують з ацетоном. В принципі, гексан, оскільки має більш високу температуру кипіння (81ºC), повинен мати ΔH_vap більше, ніж у ацетону, який кипить при 56ºC.

Відмінність полягає в тому, що ацетон має a теплоємність вище гексану. Це означає, що для нагрівання грам ацетону від 30 ° C до 56 ° C і його випаровування потрібно більше тепла, ніж для нагрівання граму гексану від 30 ° C до температури кипіння 68 ° C..

Список літератури

1. TutorVista. (2018). Ентальпія пароутворення. Отримано з: chemistry.tutorvista.com
2. Хімія LibreTexts. (3 квітня 2018). Теплота випаровування Отримано з: chem.libretexts.org
3. Банк даних Дортмунда. (s.f.). Стандартна теплота пароутворення циклогексану. Отримано з: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W.E. (2003). Ентальпії випаровування органічних і органометалічних сполук, 1880-2002. J. Phys. Chem., Дані, т. 32, №2.
5. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія (8-е изд.). CENGAGE Learning, стор 461-464.
6. Ханська академія. (2018). Теплоємність, теплота випаровування і щільність води. Отримано з: www.khanacademy.org