ХИМИЧЕСКО ИЗПАРЯВАНЕ: ОТ КАКВО СЕ СЪСТОИ, ПРИЛОЖЕНИЯ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

В химически изпарението е процес, чрез който молекули са разделени от течна повърхност и минаваща газообразно състояние. Това е процес, който поглъща енергия и следователно е ендотермичен. Молекулите в близост до повърхността на течността увеличават кинетичната си енергия, за да се изпарят.

В резултат на това увеличение на енергията междумолекулните сили на сближаване или привличане между тези молекули отслабват и те избягат от течната фаза към газовата фаза. Тъй като няма граница, където газообразните молекули се въртят, за да проникнат отново в течността, всичко това завършва напълно да се изпарява.

Видралта, от Wikimedia Commons

За разлика от кипенето, изпаряването може да се случи при всяка температура, преди течността да заври. Тогава това явление е причината да видите, че водните пари се излъчват от горите, които при контакт със студен въздух кондензират микрокапки вода, придавайки им бял цвят.

Кондензацията е обратен процес, който може или не може да установи равновесие с изпарението, което протича в течността.

Има фактори, които влияят върху изпаряването, като например: скоростта на процеса или количеството молекули, които могат да се изпарят от течност; естеството или вида на течността; температурата, на която е изложена течността, или ако е в затворен или отворен контейнер, изложен на околната среда.

Друг пример за химическо изпарение се случва в нашето тяло: когато се потим, част от течността в потта се изпарява. Изпаряването на потта оставя усещане за студ в тялото поради изпарителното охлаждане.

Какво е изпаряването?

Източник: Pixabay

Състои се от способността или свойството на молекулите, разположени на повърхността на течност, да се трансформират в пари. От термодинамична гледна точка е необходимо абсорбирането на енергия, за да се извърши изпарението.

Изпаряването е процес, който протича в молекулите, които са разположени на нивото на свободната повърхност на течността. Енергийното състояние на молекулите, които съставляват течността, е от основно значение за преминаването от течно към газообразно състояние.

Кинетичната енергия или енергия, която е продукт на движението на частиците на тялото, е максимална в газообразно състояние.

Кохезионни сили

За да излязат тези молекули от течната фаза, те трябва да увеличат кинетичната си енергия, за да могат да се изпарят. С увеличаването на кинетичната енергия кохезионната сила на молекулите в близост до повърхността на течността намалява.

Кохезионната сила е тази, която упражнява молекулярно привличане, което спомага за задържането на молекулите заедно. Изпаряването изисква принос на енергия, осигурена от частиците на заобикалящата среда, за да се намали тази сила.

Обратният процес на изпаряване се нарича кондензация: молекулите, които са в газообразно състояние, се връщат в течната фаза. Той възниква, когато молекулите в газообразно състояние се сблъскат с повърхността на течността и отново попаднат в капан в течността.

И двете изпарения, вискозитет, повърхностно напрежение, сред другите химични свойства, са различни за всяка от течностите. Химичното изпаряване е процес, който ще зависи от вида на течността, сред другите фактори, които са подробно описани в следващия раздел.

Фактори, участващи в химическото изпаряване

Има много фактори, които влияят върху процеса на изпаряване, благоприятствайки или инхибирайки този процес. Има вид течност, температура, наличие на въздушни течения, влажност, сред много други фактори.

Най-

Всеки тип течност ще има своя кохезивна или атрактивна сила, която съществува между молекулите, които я съставят. В мазни течности като масло, изпаряването обикновено се случва в по-малка степен, отколкото в тези водни течности.

Например във водата силите на сближаване са представени от водородните връзки, които са установени между неговите молекули. Н и О атомите, които съставляват водна молекула, се държат заедно от полярни ковалентни връзки.

Кислородът е по-електроотрицателен от водорода, което улеснява водната молекула да се свързва с водород с други молекули.

температура

Температурата е фактор, който влияе на кинетичната енергия на молекулите, които образуват течности и газове. Има минимална кинетична енергия, необходима на молекулите да излязат от повърхността на течността.

При ниска температура частта от молекулите в течността, която има достатъчно кинетична енергия за изпаряване, е малка. Тоест при ниска температура изпарението на течността ще бъде по-малко; и следователно изпаряването ще бъде по-бавно.

По-скоро изпаряването ще се увеличава с увеличаването на температурата. С увеличаването на температурата ще се увеличи и делът на молекулите в течността, които придобиват кинетичната енергия, необходима за изпаряване.

Затворен или отворен контейнер

Химичното изпаряване ще бъде различно в зависимост от това дали контейнерът, в който се намира течността, е затворен или открит, изложен на въздух.

Ако течността е в затворен съд, изпаряващите се молекули бързо се връщат към течността; тоест те се кондензират, когато се сблъскат с физическа граница, като стени или капак.

Динамично равновесие се установява в този затворен контейнер между процеса на изпаряване, през който течността претърпява кондензацията.

Ако контейнерът е отворен, течността може да се изпарява непрекъснато дори до неговата цялост в зависимост от времето на излагане на въздух. В отворен контейнер няма възможност за установяване на баланс между изпаряването и кондензацията.

Когато контейнерът е отворен, течността е изложена на среда, която улеснява дифузията на изпарените молекули. Освен това въздушните течения изместват изпарените молекули, замествайки ги с други газове (предимно азот и кислород).

Концентрация на изпарени молекули

Концентрацията, която съществува в газовата фаза на изпаряващите се молекули, също е определяща. Този процес на изпаряване ще намалее, когато има висока концентрация на изпаряващото се вещество във въздуха или околната среда.

Също така, когато има висока концентрация на различни изпарени вещества във въздуха, скоростта на изпаряване на всяко друго вещество намалява.

Тази концентрация на изпарени вещества се появява главно в случаите, когато няма адекватна рециркулация на въздуха.

Налягане и повърхност на течността

Ако има по-малък натиск върху молекулите на повърхността на течността, изпаряването на тези молекули ще бъде по-благоприятно. Колкото по-широка е повърхността на течността, изложена на въздух, толкова по-бързо ще се изпари.

Приложения

Изпарително охлаждане

Вече е ясно, че само течните молекули, които увеличават кинетичната си енергия, променят течната си фаза към газообразната . Едновременно с това в молекулите на течността, които не изтичат, се наблюдава намаляване на кинетичната енергия с понижаване на температурата.

Температурата на течността, която все още се запазва в тази фаза, спада, тя се охлажда; Този процес се нарича изпарително охлаждане. Това явление обяснява защо течността, без да се изпарява, когато се охлади, може да абсорбира топлина от околната среда, която я заобикаля.

Както бе споменато по-горе, този процес ни позволява да регулираме телесната температура на тялото си. Също така този процес на изпарително охлаждане се използва за охлаждане на околната среда чрез използване на изпарителни охладители.

Сушене на материали

-Подготовката на индустриално ниво се използва за сушене на различни материали, изработени от плат, хартия, дърво и др.

-Процесът на изпаряване служи и за отделяне на разтворители като соли, минерали, сред други разтвори в течни разтвори.

-Прилагането се използва за изсушаване на предмети, проби.

-Позволява възстановяването на много вещества или химикали.

Сушене на вещества

Този процес е от съществено значение за изсушаването на веществата в голям брой биомедицински и изследователски лаборатории като цяло.

Има центробежни и ротационни изпарители, които се използват за максимално отстраняване на разтворителя от множество вещества наведнъж. В тези устройства или специално оборудване пробите се концентрират и бавно се подлагат на вакуум към процеса на изпаряване.

Примери

-Пример за химическо изпарение се случва в човешкото тяло, когато настъпи процесът на изпотяване. При изпотяване потта се изпарява, тялото има тенденция да се охлажда и се наблюдава намаляване на телесната температура.

Този процес на изпаряване на потта и последващо охлаждане на тялото допринася за регулирането на телесната температура.

-Сушенето на дрехите също се извършва благодарение на процеса на изпаряване на водата. Дрехите са разположени така, че въздушният ток измества газообразните молекули и по този начин има повече изпарение. Тук влияят също температурата или топлината на околната среда и атмосферното налягане.

-При производството на лиофилизирани продукти, които се съхраняват и продават сухи, като мляко на прах, лекарства, наред с други, се случва и изпаряване. Това изпаряване обаче се извършва под вакуум и не се дължи на повишаване на температурата.

Други примери.

Препратки

1. Химия LibreTexts. (20 май 2018 г.). Изпаряване и кондензация. Възстановено от: chem.libretexts.org
2. Хименес, В. и Макарула, Дж. (1984). Физиологична физикохимия. (6 ^таб. Изд.). Мадрид: Интерамерикана
3. Whitten, K., Davis, R., Peck M. and Stanley, G. (2008). Химия. (8 ^ava. Ed). CENGAGE Обучение: Мексико.
4. Wikipedia. (2018). Изпаряване. Възстановено от:
5. Fennel J. (2018). Какво е изпаряване? - Определение и примери. Изследване. Възстановено от: study.com
6. Малески, Малори. (16 април 2018 г.). Примери за изпаряване и дестилация. Sciencing. Възстановено от: sciaching.com