Τι είναι η διασπορά;

Το πτητικότητα Είναι η διαδικασία μετατροπής μιας χημικής ουσίας από υγρή ή στερεή κατάσταση σε κατάσταση αερίων ή ατμών. Άλλοι όροι που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή της ίδιας διαδικασίας είναι η εξάτμιση, η απόσταξη και η εξάχνωση.

Μια ουσία μπορεί συχνά να διαχωριστεί από την άλλη με πτητικότητα και μπορεί στη συνέχεια να ανακτηθεί με συμπύκνωση ατμού.

Η ουσία μπορεί να εξατμιστεί πιο γρήγορα είτε με θέρμανση για αύξηση της τάσης ατμών είτε με απομάκρυνση του ατμού με τη χρήση ρεύματος αδρανούς αερίου ή αντλίας κενού.

Οι διαδικασίες θέρμανσης περιλαμβάνουν την πτητικότητα του νερού, του υδραργύρου ή του τριχλωριούχου αρσενικού για τον διαχωρισμό αυτών των ουσιών από τα παρεμβαλλόμενα στοιχεία.

Μερικές φορές οι χημικές αντιδράσεις χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πτητικών προϊόντων όπως η απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα από ανθρακικά άλατα, η αμμωνία στη μέθοδο Kjeldahl για τον προσδιορισμό του αζώτου και του διοξειδίου του θείου στον προσδιορισμό του θείου στον χάλυβα..

Οι μέθοδοι πτητικοποίησης γενικά χαρακτηρίζονται από μεγάλη απλότητα και ευκολία λειτουργίας, εκτός από τις περιπτώσεις που απαιτούνται υψηλές θερμοκρασίες ή υλικά ανθεκτικά στη διάβρωση (Louis Gordon, 2014).

Εξάτμιση πίεσης ατμών

Γνωρίζοντας ότι η θερμοκρασία βρασμού του νερού είναι 100 ° C, έχετε αναρωτηθεί ποτέ για ποιο λόγο τα ύδατα βροχής εξατμίζονται?

Είναι στους 100 ° C; Αν ναι, γιατί δεν ζεσταίνω; Έχετε αναρωτηθεί ποτέ τι δίνει το χαρακτηριστικό άρωμα αλκοόλ, ξύδι, ξύλο ή πλαστικό; (Πίεση ατμών, S.F.)

Ο υπεύθυνος για όλα αυτά είναι μια ιδιότητα γνωστή ως πίεση ατμών, η οποία είναι η πίεση που ασκείται από έναν ατμό σε ισορροπία με τη στερεή ή υγρή φάση της ίδιας ουσίας.

Επίσης, η μερική πίεση της ουσίας στην ατμόσφαιρα επί του στερεού ή υγρού (Anne Marie Helmenstine, 2014).

Η τάση ατμών είναι ένα μέτρο της τάσης ενός υλικού να μεταβάλλεται στην αέρια ή σε κατάσταση ατμών, δηλαδή ένα μέτρο της πτητικότητας των ουσιών.

Καθώς αυξάνεται η τάση ατμών, η ικανότητα του υγρού ή του στερεού να εξατμιστεί γίνεται πιο ασταθής.

Η τάση ατμών θα αυξηθεί με τη θερμοκρασία. Η θερμοκρασία στην οποία η τάση ατμών στην επιφάνεια ενός υγρού είναι ίση με την πίεση που ασκείται από το περιβάλλον ονομάζεται σημείο βρασμού του υγρού (Encyclopædia Britannica, 2017).

Η τάση ατμών θα εξαρτάται από τη διαλελυμένη ουσία που διαλύεται στο διάλυμα (είναι μια κολλητική ιδιότητα). Στην επιφάνεια του διαλύματος (διεπαφή αέρα-αερίου) τα πιο επιφανειακά μόρια τείνουν να εξατμίζονται, ανταλλάσσοντας μεταξύ των φάσεων και δημιουργώντας πίεση ατμού.

Η παρουσία διαλυτής ουσίας μειώνει τον αριθμό των μορίων διαλύτη στη διεπιφάνεια, μειώνοντας την τάση ατμών.

Η μεταβολή της τάσης ατμών μπορεί να υπολογιστεί με το νόμο του Raoult για μη πτητικές διαλυμένες ουσίες, η οποία δίνεται από:

Όπου Ρ1 είναι η τάση ατμών μετά την προσθήκη της διαλελυμένης ουσίας, το χ1 είναι το γραμμομοριακό κλάσμα της εν λόγω διαλυμένης ουσίας και η Ρ ° είναι η τάση ατμών του καθαρού διαλύτη. Αν έχουμε το άθροισμα των γραμμομοριακών κλασμάτων της διαλελυμένης ουσίας και ο διαλύτης ισούται με 1 τότε έχουμε: 

Όπου το Χ2 είναι το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλύτη. Αν πολλαπλασιάσουμε και τις δύο πλευρές της εξίσωσης με P °, τότε παραμένει:

Αντικαθιστώντας (1) στο (3) είναι:

(4)

Αυτή είναι η παραλλαγή της τάσης ατμών κατά τη διάλυση μιας διαλυμένης ουσίας (Jim Clark, 2017).

Βαρυμετρική ανάλυση

Η βαρυμετρική ανάλυση είναι μια κατηγορία εργαστηριακών τεχνικών που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της μάζας ή της συγκέντρωσης μιας ουσίας με τη μέτρηση της μεταβολής της μάζας.

Η χημική ουσία που προσπαθούμε να ποσοτικοποιήσουμε ονομάζεται μερικές φορές η αναλυόμενη ουσία. Θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τη βαρυμετρική ανάλυση για να απαντήσουμε σε ερωτήματα όπως:

• Ποια είναι η συγκέντρωση του αναλύτη σε μια λύση?
• Πόσο καθαρό είναι το δείγμα μας; Το δείγμα εδώ θα μπορούσε να είναι ένα στερεό ή σε διάλυμα.

Υπάρχουν δύο συνήθεις τύποι βαρυμετρικής ανάλυσης. Και οι δύο περιλαμβάνουν την αλλαγή της φάσης του αναλύτη για να το διαχωρίσει από το υπόλοιπο μείγμα, με αποτέλεσμα τη μεταβολή της μάζας.

Μία από αυτές τις μεθόδους είναι η βαρυμετρία κατακρημνίσεων, αλλά αυτή που μας ενδιαφέρει πραγματικά είναι η βαρυμετρία πτητικότητας.

Η βαρυμετρία της πτητικότητας βασίζεται στη θερμική ή χημική αποσύνθεση του δείγματος και στη μέτρηση της προκύπτουσας μεταβολής της μάζας του.

Εναλλακτικά, μπορούμε να παγιδεύσουμε και να ζυγίσουμε ένα προϊόν πτητικής αποσύνθεσης. Επειδή η απελευθέρωση ενός πτητικού είδους αποτελεί ουσιαστικό μέρος αυτών των μεθόδων, τις ταξινομούμε συλλογικά ως μεθόδους ανάλυσης της βαρυμετρικής πτητικότητας (Harvey, 2016).

Τα προβλήματα της βαρυμετρικής ανάλυσης είναι απλά στοιχειομετρικά προβλήματα με μερικά επιπλέον βήματα.

Για να εκτελέσουμε οιονδήποτε στοιχειομετρικό υπολογισμό, χρειαζόμαστε τους συντελεστές της ισορροπημένης χημικής εξίσωσης.

Για παράδειγμα, αν ένα δείγμα περιέχει ακαθαρσίες διένυδρου χλωριούχου βαρίου (BaCl₂● H₂O), η ποσότητα των ακαθαρσιών μπορεί να ληφθεί με θέρμανση του δείγματος για την εξάτμιση του νερού.

Η διαφορά στη μάζα μεταξύ του αρχικού δείγματος και του θερμαινόμενου δείγματος θα μας δώσει, σε γραμμάρια, την ποσότητα νερού που περιέχεται στο χλωριούχο βάριο.

Με έναν απλό στοιχειομετρικό υπολογισμό, θα ληφθεί η ποσότητα ακαθαρσιών στο δείγμα (Khan, 2009).

Κλασματική απόσταξη

Η κλασματική απόσταξη είναι μια διαδικασία με την οποία τα συστατικά ενός υγρού μίγματος διαχωρίζονται σε διαφορετικά μέρη (αποκαλούμενα κλάσματα) σύμφωνα με τα διαφορετικά σημεία βρασμού τους..

Η διαφορά των μεταβλητών των ενώσεων του μίγματος παίζει έναν θεμελιώδη ρόλο στον διαχωρισμό τους.

Η κλασματική απόσταξη χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό χημικών προϊόντων και επίσης για τον διαχωρισμό των μιγμάτων για να ληφθούν τα συστατικά τους. Χρησιμοποιείται ως εργαστηριακή τεχνική και στη βιομηχανία, όπου η διαδικασία έχει μεγάλη εμπορική σημασία.

Οι ατμοί ενός διαλύματος βρασμού διοχετεύονται κατά μήκος μιας υψηλής στήλης, που ονομάζεται στήλη κλασμάτωσης.

Η στήλη είναι συσκευασμένη με πλαστικά ή γυάλινα σφαιρίδια για να βελτιωθεί ο διαχωρισμός παρέχοντας περισσότερη επιφάνεια για συμπύκνωση και εξάτμιση.

Η θερμοκρασία της στήλης μειώνεται σταδιακά κατά το μήκος της. Τα συστατικά με υψηλότερο σημείο ζέσεως συμπυκνώνονται στη στήλη και επιστρέφουν στο διάλυμα.

Τα συστατικά με χαμηλότερα (πιο πτητικά) σημεία βρασμού διέρχονται από τη στήλη και συγκεντρώνονται κοντά στην κορυφή.

Θεωρητικά, έχοντας περισσότερα σφαιρίδια ή πλάκες βελτιώνει το διαχωρισμό, η προσθήκη πλακών αυξάνει επίσης τον χρόνο και την ενέργεια που απαιτούνται για την ολοκλήρωση μιας απόσταξης (Helmenstine, 2016).

Αναφορές

1. Η Άννα Μαρίμεντσεν. (2014, 16 Μαΐου). Ορισμός της πίεσης ατμού. Ανακτήθηκε από thoughtco.com.
2. Encyclopædia Britannica. (2017, 10 Φεβρουαρίου). Πίεση ατμών. Ανάκτηση από britannica.com.
3. Harvey, D. (2016, 25 Μαρτίου). Πυρομετρία ζύμωσης. Ανάκτηση από τα χημικά ευρήματα.
4. Helmenstine, Α. Μ. (2016, Νοέμβριος 8). Κλασματική απόσταξη και Παραδείγματα. Ανακτήθηκε από thoughtco.com.
5. Jim Clark, Ι. L. (2017, 3 Μαρτίου). Νόμος του Raoult. Ανακτημένα dechem.libretexts.
6. Khan, S. (2009, 27 Αυγούστου). Εισαγωγή στη βαρυμετρική ανάλυση: Βαρυμετρία της εναπόθεσης. Ανακτήθηκε από το khanacademy.
7. Louis Gordon, R.W. (2014). Ανακτήθηκε από το accessscience.com.
8. Πίεση ατμών. (S.F.). Ανακτήθηκε από chem.purdue.edu.