Что такое улетучивание?



выпаривание Это процесс превращения химического вещества из жидкого или твердого состояния в газообразное или парообразное состояние. Другими терминами, используемыми для описания того же процесса, являются испарение, дистилляция и сублимация..

Вещество часто может быть отделено от другого путем испарения, а затем может быть извлечено путем конденсации пара.

Вещество может улетучиваться быстрее, либо нагревая его для повышения давления пара, либо удаляя пар с помощью потока инертного газа или вакуумного насоса..

Процедуры нагревания включают улетучивание воды, ртути или трихлорида мышьяка для отделения этих веществ от мешающих элементов..

Иногда химические реакции используются для производства летучих продуктов, таких как выделение углекислого газа из карбонатов, аммиака по методу Кьельдаля для определения азота и диоксида серы при определении серы в стали..

Методы улетучивания, как правило, характеризуются большой простотой и легкостью в эксплуатации, за исключением случаев, когда требуются высокие температуры или материалы, обладающие высокой устойчивостью к коррозии (Louis Gordon, 2014).

Испарение под давлением пара

Зная, что температура кипения воды составляет 100 ° C, вы когда-нибудь задумывались, почему дождевая вода испаряется??

Это при 100 ° C? Если это так, почему я не жарко? Задумывались ли вы, что дает характерный аромат алкоголя, уксуса, дерева или пластика? (Давление пара, S.F.)

Ответственным за все это является свойство, известное как давление пара, то есть давление, оказываемое паром, находящимся в равновесии с твердой или жидкой фазой того же вещества..

Также парциальное давление вещества в атмосфере на твердое или жидкое (Anne Marie Helmenstine, 2014).

Давление пара является мерой тенденции материала переходить в газообразное или парообразное состояние, то есть мерой летучести веществ.

По мере увеличения давления пара способность жидкости или твердого вещества испаряться становится более летучей.

Давление пара будет увеличиваться с температурой. Температура, при которой давление пара на поверхности жидкости равно давлению окружающей среды, называется температурой кипения жидкости (Encyclopædia Britannica, 2017).

Давление пара будет зависеть от растворенного в растворе растворенного вещества (это коллигативное свойство). На поверхности раствора (граница раздела воздух-газ) наиболее поверхностные молекулы имеют тенденцию испаряться, обмениваясь между фазами и создавая давление пара.

Присутствие растворенного вещества уменьшает количество молекул растворителя на границе раздела, снижая давление пара.

Изменение давления паров можно рассчитать по закону Рауля для нелетучих растворенных веществ, который определяется как:

Где P1 - давление пара после добавления растворенного вещества, x1 - мольная доля указанного растворенного вещества, а P ° - давление пара чистого растворителя. Если мы имеем сумму мольных долей растворенного вещества и растворителя, равную 1, то имеем: 

Где Х2 - мольная доля растворителя. Если мы умножим обе части уравнения на P °, то оно останется:

Подставляя (1) в (3) является:

(4)

Это изменение давления пара при растворении растворенного вещества (Джим Кларк, 2017).

Гравиметрический анализ

Гравиметрический анализ - это класс лабораторных методов, используемых для определения массы или концентрации вещества путем измерения изменения массы.

Химическое вещество, которое мы пытаемся определить количественно, иногда называют аналитом. Мы могли бы использовать гравиметрический анализ, чтобы ответить на такие вопросы, как:

  • Какова концентрация аналита в растворе?
  • Насколько чист наш образец? Образец здесь может быть твердым или в растворе.

Существует два распространенных типа гравиметрического анализа. Оба включают изменение фазы аналита, чтобы отделить его от остальной смеси, что приводит к изменению массы.

Одним из таких методов является гравитационная осаждение, но нас действительно интересует испарительная гравиметрия..

Улетучивающая гравиметрия основана на термическом или химическом разложении образца и измерении результирующего изменения его массы..

Кроме того, мы можем улавливать и взвешивать летучий продукт разложения. Поскольку выделение летучих видов является неотъемлемой частью этих методов, мы коллективно классифицируем их как методы гравиметрического анализа улетучивания (Harvey, 2016).

Задачи гравиметрического анализа - это просто задачи стехиометрии с несколькими дополнительными шагами..

Для выполнения любого стехиометрического расчета нам нужны коэффициенты сбалансированного химического уравнения.

Например, если образец содержит примеси дигидрата хлорида бария (BaCl2● H2O) количество примесей может быть получено нагреванием образца для испарения воды.

Разница в массе между исходным образцом и нагретым образцом даст нам в граммах количество воды, содержащейся в хлориде бария..

С помощью простого стехиометрического расчета будет получено количество примесей в образце (Хан, 2009)..

Фракционная перегонка

Фракционная перегонка - это процесс, при котором компоненты жидкой смеси разделяются на разные части (называемые фракциями) в соответствии с их различными температурами кипения..

Разница летучих соединений смеси играет фундаментальную роль в их разделении.

Фракционная перегонка используется для очистки химических продуктов, а также для разделения смесей для получения их компонентов. Он используется как лабораторный метод и в промышленности, где процесс имеет большое коммерческое значение.

Пары кипящего раствора пропускаются по высокой колонне, называемой колонной фракционирования.

Колонна заполнена пластиковыми или стеклянными шариками для улучшения разделения, обеспечивая большую площадь поверхности для конденсации и испарения.

Температура колонны постепенно уменьшается по всей ее длине. Компоненты с более высокой температурой кипения конденсируются в колонне и возвращаются в раствор..

Компоненты с более низкими (более летучими) точками кипения проходят через колонку и собираются вблизи верха.

Теоретически наличие большего количества шариков или тарелок улучшает разделение, но добавление тарелок также увеличивает время и энергию, необходимые для завершения дистилляции (Helmenstine, 2016).

ссылки

  1. Энн Мари Хельменстин. (2014, 16 мая). Определение давления пара. Получено с мысли.
  2. Энциклопедия Британника. (2017, 10 февраля). Давление пара. Восстановлено с britannica.com.
  3. Харви, Д. (2016, 25 марта). Улетучивающая гравиметрия. Восстановлено из chem.libretexts.
  4. Хельменстин, А. М. (2016, 8 ноября). Определение и примеры фракционной перегонки. Получено с мысли.
  5. Джим Кларк, И. Л. (2017, 3 марта). Закон Рауля. Восстановленный dechem.libretexts.
  6. Хан, S. (2009, 27 августа). Введение в гравиметрический анализ: летучая гравиметрия. Извлечено из ханакадемии.
  7. Луи Гордон, Р. У. (2014). Получено с accessscience.com.
  8. Давление паров. (S.F.). Получено от chem.purdue.edu.