Buharlaşma ısısı, içerdiği su, etanol, aseton, sikloheksan



ısı buharlaşması veya buharlaşma entalpisi, bir gram sıvı maddenin kaynama noktasında sabit bir sıcaklıkta emmesi gereken enerjidir; yani, sıvı fazdan gaz fazına geçişi tamamlayın. Genellikle j / g veya cal / g birimleriyle ifade edilir; ve kJ / mol cinsinden, buharlaşma molar entalpisi hakkında konuştuğumuzda.

Bu konsept göründüğünden daha fazla. Örneğin, buharlı trenler gibi birçok makine, su buharı tarafından salınan enerji sayesinde çalışır. Dünyanın yüzeyinde, aşağıdaki resimde olduğu gibi gökyüzüne doğru yükselen büyük buhar kütleleri görülebilir.

Ayrıca, terin cilt üzerinde buharlaşması kinetik enerji kaybına bağlı olarak soğur veya yeniler; bu sıcaklıkta bir düşüşe dönüşür. Rüzgar esintisi estiğinde tazelik hissi artar, çünkü ter damlalarının su buharını daha çabuk giderir.

Buharlaşma ısısı, sadece maddenin miktarına değil, kimyasal özelliklerine de bağlıdır; özellikle, moleküler yapı ve mevcut moleküller arası etkileşimlerin türü.

indeks

  • 1 Ne içerir??
    • 1.1 Ortalama kinetik enerji
    • 1.2 Buhar basıncı
  • 2 Su buharlaşma ısısı
  • 3 Etanol
  • 4 Aseton
  • 5 Sikloheksan
  • 6 benzen
  • 7 toluen
  • 8 Heksan
  • 9 Kaynaklar

Nelerden oluşur??

Buharlaşma ısısı (ΔHVAP) sıvının uyum kuvvetlerini yansıtan fiziksel bir değişkendir. Yapışma kuvvetleri, molekülleri (veya atomları) sıvı fazda bir arada tutanlar olarak anlaşılmaktadır. Uçucu sıvılar, örneğin, zayıf yapışma kuvvetlerine sahiptir; sudakiler çok kuvvetli iken.

Neden bir sıvının diğerinden daha uçucu olduğu ve bu nedenle kaynama noktasında tamamen buharlaşması için daha fazla ısıya ihtiyaç duyması neden? Cevap, moleküller arası etkileşimlerde ya da Van der Waals kuvvetlerinde yatmaktadır..

Maddenin moleküler yapısına ve kimyasal kimliğine bağlı olarak moleküller arası etkileşimleri, aynı zamanda, birleşme kuvvetlerinin büyüklüğünün yanı sıra değişir. Bunu anlamak için, farklı maddeler ΔH ile analiz edilmelidir.VAP farklı.

Ortalama kinetik enerji

Bir sıvının içindeki birleşme kuvvetleri çok güçlü olamaz, aksi halde molekülleri titremez. Burada "titreşim", her molekülün sıvı içindeki serbest ve rastgele hareketini ifade eder. Bazıları diğerlerinden daha yavaş veya daha hızlı gider; yani hepsi aynı kinetik enerjiye sahip değil.

Bu nedenle, bir konuşma var ortalama kinetik enerji sıvının tüm molekülleri için. Yeterince hızlı olan bu moleküller, sıvı içinde tutan moleküller arası kuvvetlerin üstesinden gelebilecek ve gaz fazına kaçacaklar; dahası, bunlar yüzeydeyse.

Yüksek kinetik enerjili ilk molekül M kaçtığında, bir kez daha ortalama kinetik enerji tahmin edilir..

Neden? Çünkü daha hızlı moleküller gaz fazına girerken, yavaş olanları sıvı içinde kalır. Daha büyük moleküler yavaşlık soğutmaya eşittir.

Buhar basıncı

M molekülleri gaz fazına kaçtıklarında, sıvı sinüsüne geri dönebilirler; Bununla birlikte, eğer sıvı çevreye maruz kalırsa, kaçınılmaz olarak tüm moleküller kaçma eğiliminde olacaktır ve buharlaşma olduğu söylenir..

Sıvı, hava geçirmez bir şekilde kapalı bir kapta tutulursa, bir sıvı-gaz ​​dengesi oluşturulabilir; yani, gaz moleküllerinin bırakma hızları girdikleri hızla aynı olacaktır..

Bu dengede sıvının yüzeyindeki gaz moleküllerinin uyguladığı basınç, buhar basıncı olarak bilinir. Kabın açık olması durumunda, basınç kapalı kabın sıvısına etki edene göre daha düşük olacaktır..

Buhar basıncı ne kadar yüksek olursa, sıvı o kadar uçucu olur. Daha değişken olan zayıf, uyum güçleridir. Bu nedenle, normal kaynama noktasına kadar buharlaştırmak için daha az ısı gerekli olacaktır; yani, buhar basıncı ile atmosferik basıncın eşitlendiği sıcaklık, 760 torr veya 1atm.

Suyun buharlaşma ısısı

Su molekülleri ünlü hidrojen bağlarını oluşturabilir: H-O-H-OH2. Bu özel moleküller arası etkileşim türü, üç ya da dört molekül göz önüne alındığında zayıf olmasına rağmen, milyonlarca insandan bahsederken son derece güçlüdür..

Suyun kaynama noktasındaki buharlaşma ısısı 2260 J / g veya 40,7 kJ / mol. Bu ne anlama geliyor? Bir gram suyun 100 ° C'da buharlaştırılması için, 2260J (veya bir mol suyun, yani yaklaşık 18g'nin buharlaştırılması için 4060kJ gereklidir).

İnsan vücudunun sıcaklığında, 37 ° C su, ΔHVAP Daha yüksek. Neden? Çünkü tanımının dediği gibi, kaynama noktasına ulaşıp tamamen buharlaşana kadar suyun 37ºC'ye ısıtılması gerekir; bu nedenle, ΔHVAP daha büyük (ve soğuk havalarda daha da fazla).

Etanol

ΔHVAP kaynama noktasındaki etanolün miktarı 855 J / g veya 39.3 kJ / mol'dür. Sudan daha düşük olduğuna dikkat edin, çünkü yapısı, CH3CH2OH, ancak bir hidrojen köprüsü oluşturabilir. Ancak en yüksek kaynama noktasına sahip sıvılar arasında olmaya devam ediyor.

Asetonun

ΔHVAP asetonun 521 J / g veya 29.1 kJ / mol olduğu; Buharlaşma ısısını yansıttığından, su veya etanolden çok daha uçucu bir sıvıdır ve bu nedenle daha düşük bir sıcaklıkta (56ºC) kaynar.

Neden? Çünkü onun CH molekülleri3OCH3 Hidrojen köprüleri oluşturamazlar ve sadece dipol dipol kuvvetleriyle etkileşime girebilirler.

Sikloheksanın

Sikloheksan için, ΔHVAP 358 J / g veya 30 kJ / mol. C formülüne sahip altıgen bir halkadan oluşur.6'H12. Molekülleri, Londra'dan gelen dağılım kuvvetleri ile etkileşime giriyor, çünkü kutupsal ve dipol momenti yok.

Sudan daha ağır olmasına rağmen (84g / mol vs 18g / mol), yapışma kuvvetlerinin daha düşük olduğuna dikkat edin..

Benzen

ΔHVAP benzen, aromatik altıgen halkanın formül C ile birlikte6'H6, 395 J / g veya 30.8 kJ / mol'dür. Sikloheksan gibi, dağılma kuvvetleriyle etkileşime girer; ancak, dipoller oluşturabilir ve halka yüzeyini (çift bağlarının yer değiştirdiği) diğer yerlere yerleştirebilir..

Bu neden apolar ve çok ağır olmamalarının ΔH olduğunu açıklıyorVAP nispeten yüksek.

Toluen'den

ΔHVAP tolüenin benzeninkinden bile daha yüksektir (33.18 kJ / mol). Bu, yukarıda belirtilenlere ek olarak, metil gruplarının -CH'nin olması nedeniyledir.3 toluenin dipolar anında işbirliği yaparlar; sırayla, dağılma kuvvetleriyle etkileşime girebilirler.

Heksandan

Ve nihayet, ΔHVAP Heksan, 335 J / g veya 28.78 kJ / mol'dür. Yapısı CH3CH2CH2CH2CH2CH3, yani doğrusaldır, altıgen olan sikloheksanın aksine.

Her ne kadar moleküler kütleleri çok az farklılık gösterse de (86g / mol vs. 84g / mol), siklik yapı doğrudan moleküllerin etkileşime girme şeklini etkiler. Bir halka olarak, dağıtma kuvvetleri daha etkilidir; heksanın lineer yapısında, bunlar daha "hatalı" dır.

ΔH değerleriVAP heksan için aseton ile çatışırlar. Prensip olarak, hekzan, daha yüksek bir kaynama noktasına (81ºC) sahip olduğundan, ΔH olmalıdırVAP 56ºC'de kaynayan asetondan daha büyük.

Aradaki fark, asetonun bir ısı kapasitesi heksandan daha yüksek. Bunun anlamı, bir gram asetonu 30 ° C'den 56 ° C'ye ısıtmak ve buharlaştırmak için, bir gram heksanın 30 ° C'den kaynama noktasına kadar 68 ° C'ye ısıtılmasında kullanılandan daha fazla ısı gerektirmesidir..

referanslar

  1. TutorVista. (2018). Buharlaşma entalpisi. Kimden alındı: chemistry.tutorvista.com
  2. Kimya LibreTexts. (3 Nisan 2018). Buharlaşma ısısı Şu kaynaktan alındı: chem.libretexts.org
  3. Dortmund Veri Bankası. (N.D.). Sikloheksanın Buharlaşma Standart Isısı. Alınan kaynak: ddbst.com
  4. Chickos J.S. & Acree W. E. (2003). Organik ve Organometalik Bileşiklerin Buharlaşmasının Entalpileri, 1880-2002. J. Phys., Chem., Ref. Data, Cilt 32, No..
  5. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme, p 461-464.
  6. Khan Akademisi. (2018). Isı kapasitesi, buharlaşma ısısı ve su yoğunluğu. Alınan: www.khanacademy.org