На изпарение е процес на превръщане на химично течен или твърд в газообразно състояние или газообразно състояние. Други термини, използвани за описване на същия процес, са изпаряване, дестилация и сублимация.
Едно вещество често може да бъде отделено от друго чрез изпаряване и след това може да бъде възстановено чрез кондензация на пари.
Веществото може да бъде по-бързо изпарено чрез нагряване, за да повиши налягането му на пара или чрез отстраняване на парата с помощта на инертен газов поток или вакуумна помпа.
Процедурите за отопление включват изпаряване на вода, живак или арсенов трихлорид за отделяне на тези вещества от смущаващи елементи.
Химическите реакции понякога се използват за производство на летливи продукти, като при отделяне на въглероден диоксид от карбонати, амоняк по метода на Келдал за определяне на азот и серен диоксид при определяне на сяра в стомана.
Методите за изпаряване обикновено се характеризират с голяма простота и лекота на работа, с изключение на случаите, когато са необходими високи температури или силно устойчиви на корозия материали (Louis Gordon, 2014).
Изпарение на налягането на парата
Знаейки, че температурата на кипене на водата е 100 ° C, замисляли ли сте се защо дъждовната вода се изпарява?
100 ° C ли е? Ако да, защо не се стопля? Чудили ли сте се някога какво придава характерния аромат на алкохол, оцет, дърво или пластмаса? (Парно налягане, SF)
Отговорно за всичко това е свойство, известно като налягане на парата, което е налягането, упражнявано от пара в равновесие с твърдата или течната фаза на същото вещество.
Също така, парциалното налягане на веществото в атмосферата върху твърдото или течното вещество (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Парно налягане е мярка за склонността на материала да се променя до газообразно или парно състояние, тоест мярка за летливостта на веществата.
С увеличаване на налягането на парата, по-големият капацитет на течността или твърдото вещество да се изпарява, като по този начин е по-летлив.
Налягането на парата ще се увеличава с температурата. Температурата, при която налягането на парата върху повърхността на течност се равнява на налягането, упражнявано от околната среда, се нарича точка на кипене на течността (Encyclopædia Britannica, 2017).
Налягането на парата ще зависи от разтворения в разтвор разтвор (той е свойство на коли). На повърхността на разтвора (интерфейс въздух-газ) най-повърхностните молекули са склонни да се изпаряват, обменяйки се между фазите и генерирайки налягане на парата.
Наличието на разтворители намалява броя на молекулите на разтворителя на границата, намалявайки налягането на парата.
Фигура 1: намаляване на налягането на парата при разтворено разтворимо вещество.
Промяната на налягането на парата може да се изчисли със закона на Раул за нелетливите разтворители, който се дава от:
Където X2 е молната част на разтворителя. Ако умножим двете страни на уравнението по P °, то остава:
Заместването на (1) в (3) е:
(4)
Това е изменението на налягането на парите при разтваряне на разтвореното вещество (Jim Clark, 2017).
Гравиметричен анализ
Гравиметричният анализ е клас лабораторни техники, използвани за определяне на масата или концентрацията на вещество чрез измерване на промяна в масата.
Химикалът, който се опитваме да определим количествено, понякога се нарича аналит. Бихме могли да използваме гравиметричен анализ, за да отговорим на въпроси като:
- Каква е концентрацията на аналита в разтвор?
- Колко чиста е нашата проба? Пробата тук може да бъде твърда или в разтвор.
Има два често срещани типа гравиметричен анализ. И двете включват промяна на фазата на аналита, за да се отдели от останалата смес, което води до промяна в масата.
Един от тези методи е градиметрията за валежите, но този, който наистина ни интересува, е летливата гравиметрия.
Волатилационната гравиметрия се основава на термично или химично разлагане на пробата и измерване на получената промяна в нейната маса.
Като алтернатива можем да уловим и претеглим летлив продукт на разлагане. Тъй като освобождаването на летливи видове е съществена част от тези методи, ние ги колективно класифицираме като методи за изпаряване на гравиметричния анализ (Harvey, 2016).
Проблемите с гравиметричния анализ са просто проблеми на стехиометрията с няколко допълнителни стъпки.
За да извършим всяко стехиометрично изчисление, се нуждаем от коефициентите на балансираното химично уравнение.
Например, ако пробата съдържа примеси на бариев хлорид дихидрат (BaCl 2 H 2 O), количеството примеси може да бъде получено чрез загряване на пробата за изпаряване на водата.
Разликата в масата между първоначалната проба и нагрятата проба ще ни даде, в грамове, количеството вода, съдържащо се в бариевия хлорид.
С просто стехиометрично изчисление ще бъде получено количеството примеси в пробата (Khan, 2009).
Фракционна дестилация
Фракционната дестилация е процес, при който компонентите на течна смес се разделят на различни части (наречени фракции) според различните им точки на кипене.
Разликата във летливостта на съединенията в сместа играе основна роля за тяхното отделяне.
Фракционната дестилация се използва за пречистване на химикали, а също и за отделяне на смеси за получаване на техните компоненти. Използва се като лабораторна техника и в промишлеността, където процесът има голямо търговско значение.
Парите от врящ разтвор се пропускат през висока колона, наречена фракционираща колона.
Колоната е опакована с пластмасови или стъклени перли, за да се подобри отделянето, като се осигури повече повърхност за кондензация и изпаряване.
Фигура 2: инсталация за фракционна дестилация в лабораторията.
Температурата на колоната постепенно намалява по дължината си. Компоненти с по-висока точка на кипене се кондензират върху колоната и се връщат в разтвора.
Компонентите с по-ниски точки на кипене (по-летливи) преминават през колоната и се събират близо до върха.
Теоретично, наличието на повече мъниста или чинии подобрява отделянето, но добавянето на плочи също увеличава времето и енергията, необходими за завършване на дестилация (Helmenstine, 2016).
Препратки
- Ан Мари Хелменстин. (2014 г., 16 май). Определение за налягане на парата. Възстановени от thinkco.com.
- Encyclopædia Britannica. (2017 г., 10 февруари). Парно налягане. Възстановени от britannica.com.
- Harvey, D. (2016, 25 март). Летене на гравиметрията. Възстановени от chem.libretexts.
- Helmenstine, AM (2016, 8 ноември). Определение и примери за фракционна дестилация. Възстановени от thinkco.com.
- Jim Clark, IL (2017, 3 март). Закон на Раул. Възстановени от chem.libretexts.
- Khan, S. (2009, 27 август). Въведение в гравиметричния анализ: Волатилизационна гравиметрия. Възстановен от khanacademy.
- Луис Гордън, RW (2014). Възстановена от accessscience.com.
- Парно налягане. (SF). Възстановена от chem.purdue.edu.