Що таке випаровування?

The випаровування Це процес перетворення хімічної речовини з рідкого або твердого стану в газоподібний або пароподібний стан. Інші терміни, що використовуються для опису одного і того ж процесу, - випаровування, дистиляція і сублімація.

Речовина часто може бути відокремлена від іншої шляхом випаровування і потім може бути відновлена ​​конденсацією пари.

Речовина може швидше випаровуватися або шляхом нагрівання його для збільшення тиску пари, або шляхом видалення пари за допомогою потоку інертного газу або вакуумного насоса..

Теплові процедури включають випаровування води, ртуті або трихлористого миш'яку для відділення цих речовин від заважаючих елементів.

Іноді хімічні реакції використовуються для отримання летючих продуктів, таких як викид діоксиду вуглецю з карбонатів, аміаку в методі Кьельдаля для визначення азоту і діоксиду сірки при визначенні сірки в сталі..

Методи випаровування, як правило, характеризуються великою простотою і зручністю експлуатації, за винятком випадків, коли потрібні високі температури або матеріали, що мають високу стійкість до корозії (Louis Gordon, 2014)..

Випаровування тиску пари

Знаючи, що температура кипіння води дорівнює 100 ° C, ви коли-небудь замислювалися, чому випаровується дощова вода?

Це при 100 ° C? Якщо так, то чому я не гарячий? Ви коли-небудь замислювалися, що дає характерний аромат спирту, оцту, дерева або пластику? (Тиск пари, S.F.)

Той, хто відповідає за все це, є властивістю, відомою як тиск пари, який є тиском пари в рівновазі з твердою або рідкою фазою тієї ж речовини.

Крім того, парціальний тиск речовини в атмосфері на твердому тілі або рідини (Anne Marie Helmenstine, 2014).

Тиск пари є мірою тенденції зміни матеріалу до газоподібного або пароподібного стану, тобто мірою летючості речовин.

При збільшенні тиску пари здатність випаровуваної рідини або твердої речовини стає більш летючою.

Тиск пари збільшується з температурою. Температура, при якій тиск пари на поверхні рідини дорівнює тиску навколишнього середовища, називається точкою кипіння рідини (Encyclopædia Britannica, 2017).

Тиск пари буде залежати від розчиненої у розчині розчиненої речовини (це колігативне властивість). На поверхні розчину (інтерфейс повітря-газ) найбільш поверхневі молекули прагнуть випаруватися, обмінюючись між фазами і створюючи тиск пари.

Наявність розчиненої речовини знижує кількість молекул розчинника в межі розділу, знижуючи тиск пари.

Зміна тиску пари може бути розрахована за Законом Рауля про нелетких розчинених речовинах.

Де P1 - тиск пари після додавання розчиненої речовини, x1 - молярна частка зазначеної розчиненої речовини, а P ° - тиск пари чистого розчинника. Якщо ми маємо суму молярних часток розчиненої речовини і розчинника дорівнює 1, то маємо: 

Де X2 - мольна частка розчинника. Якщо помножити обидві сторони рівняння на P °, то залишається:

Підставляючи (1) у (3):

(4)

Це зміна тиску пари при розчиненні розчиненої речовини (Jim Clark, 2017).

Гравіметричний аналіз

Гравіметричний аналіз - це клас лабораторних методів, що використовуються для визначення маси або концентрації речовини шляхом вимірювання зміни маси.

Хімікати, які ми намагаємося кількісно визначити, іноді називають аналітом. Ми могли б використовувати гравіметричний аналіз для відповіді на такі запитання:

• Яка концентрація аналіту в розчині?
• Наскільки чистий наш зразок? Зразок може бути твердим або в розчині.

Існує два загальних типи гравіметричного аналізу. Обидва включають зміну фази аналіту, щоб відокремити її від решти суміші, що призводить до зміни маси.

Одним з таких методів є гравіметрія опадів, але насправді нас цікавить гравіметрія випаровування.

Гравіметрія випаровування заснована на термічному або хімічному розкладанні зразка і вимірюванні результуючої зміни її маси.

Альтернативно, ми можемо уловлювати і зважувати продукт летючого розкладання. Оскільки вивільнення летючих видів є невід'ємною частиною цих методів, ми класифікуємо їх колективно як гравіметричні методи аналізу волатильності (Harvey, 2016).

Проблеми гравіметричного аналізу - це просто проблеми стехіометрії з кількома додатковими кроками.

Для виконання будь-якого стехіометричного розрахунку потрібні коефіцієнти збалансованого хімічного рівняння.

Наприклад, якщо зразок містить домішки дигідрату хлориду барію (BaCl₂● H₂O), кількість домішок може бути отримано нагріванням зразка для випаровування води.

Різниця в масі між вихідним зразком і нагрітим зразком дасть нам у грамах кількість води, що міститься в хлориді барію.

При простому стехіометричному розрахунку буде отримано кількість домішок у зразку (Хан, 2009).

Фракційна перегонка

Фракційна дистиляція - це процес, за допомогою якого компоненти рідкої суміші розділяються на різні частини (так звані фракції) відповідно до їх різних точок кипіння..

Різниця летючості сполук суміші відіграє фундаментальну роль у їх розділенні.

Фракційну перегонку використовують для очищення хімічних продуктів, а також для розділення сумішей для отримання їх компонентів. Використовується як лабораторна техніка і в промисловості, де процес має велике комерційне значення.

Пари киплячого розчину пропускають уздовж високої колони, званої колоною фракціонування.

Колонка заповнена пластиковими або скляними кульками для поліпшення поділу, забезпечуючи більшу площу поверхні для конденсації та випаровування.

Температура колони поступово зменшується по її довжині. Компоненти з більш високою температурою кипіння конденсуються в колоні і повертаються в розчин.

Компоненти з нижчими (більш летючими) точками кипіння проходять через колону і збираються поблизу верху.

Теоретично, наявність більшої кількості кульок або пластин покращує розділення, але додавання пластин також збільшує час і енергію, необхідну для завершення дистиляції (Helmenstine, 2016).

Список літератури

1. Anne Marie Helmenstine. (2014, 16 травня). Визначення тиску пари. Отримано з thoughtco.com.
2. Енциклопедія Британіка. (2017, 10 лютого). Тиск пари. Відновлено з britannica.com.
3. Харві, Д. (2016, 25 березня). Гравиметрия випаровування. Відібрані від хімічнихлібер.
4. Helmenstine, A. M. (2016, 8 листопада). Визначення фракційної дистиляції та приклади. Отримано з thoughtco.com.
5. Джим Кларк, І. Л. (2017, 3 березня). Закон Рауля. Відновлено dechem.libretexts.
6. Хан, С. (2009, 27 серпня). Введення в гравіметричний аналіз: гравіметрія випаровування. Отримано з ханакадемії.
7. Louis Gordon, R. W. (2014). Отримано з accessscience.com.
8. Тиск пари. (S.F.). Отримано з chem.purdue.edu.