Párolgási hő az általa alkotott vízben, etanolban, acetonban és ciklohexánban

az hőgőzölés vagy a párologtatás entalpiája az az energia, amelyet egy gramm folyékony anyagnak a forráspontjában állandó hőmérsékleten kell felszívnia; azaz a folyadékfázisból a gázfázisba való átmenetet. Általában j / g vagy cal / g egységben fejezzük ki; és kJ / mol, amikor a párologtatás moláris entalpiájáról beszélünk.

Ez a koncepció mindennaposabb, mint amilyennek látszik. Például sok gép, például a gőzmozdonyok a vízgőz által kibocsátott energiának köszönhetően működnek. A föld felszínén nagy tömegű gőz látható az ég felé, mint az alábbi képen.

Emellett a verejtékezés a bőrön hűti vagy felfrissül a kinetikus energia elvesztése miatt; ami a hőmérséklet csökkenéséhez vezet. A frissesség érzése növekszik, amikor a szél fúj, mert gyorsabban eltávolítja az izzadságcseppek vízgőzét..

A párolgási hő nemcsak az anyag mennyiségétől, hanem annak kémiai tulajdonságaitól függ; különösen a molekuláris szerkezet és az intermolekuláris kölcsönhatások típusa.

index

• 1 Mit tartalmaz ez??
  • 1.1 Átlagos kinetikai energia
  • 1.2 Gőznyomás
• 2 A víz elpárologtatása
• 3 Etanol
• 4 Aceton
• 5 Ciklohexán
• 6 Benzol
• 7 Toluol
• 8 Hexán
• 9 Referenciák

Mit tartalmaz ez??

A párolgási hő (ΔH_VAP) egy fizikai változó, amely tükrözi a folyadék kohéziós erőit. A kohéziós erőket úgy értik, mint amelyek a molekulákat (vagy atomokat) a folyadékfázisban együtt tartják. Az illékony folyadékok például gyenge kohéziós erővel rendelkeznek; míg a víz nagyon erősek.

Miért az a tény, hogy az egyik folyadék volatilisebb, mint egy másik, és ezért több hőre van szükség ahhoz, hogy a forráspontjában teljesen elpárologjon? A válasz az intermolekuláris kölcsönhatásokban vagy a Van der Waals erőkben rejlik.

Az anyag molekulaszerkezetétől és kémiai azonosságától függően az intermolekuláris kölcsönhatás változik, valamint a kohéziós erők nagysága. Ennek megértéséhez különböző anyagokat kell elemezni ΔH-val_VAP különböző.

Átlagos kinetikai energia

A folyadékon belüli kohéziós erők nem lehetnek erősek, különben a molekulái nem rezegnek. Itt a "rezgés" az egyes molekulák szabad és véletlenszerű mozgását jelenti a folyadékban. Vannak, akik lassabbak vagy gyorsabbak, mint mások; vagyis nem mindegyiknek ugyanaz a kinetikus energiája van.

Ezért beszélünk a átlagos kinetikus energia a folyadék összes molekulájához. Azok a molekulák, amelyek elég gyorsak lesznek, képesek lesznek leküzdeni az intermolekuláris erőket, amelyek megtartják azt a folyadékban, és el fognak menni a gázfázisba; még inkább, ha ezek a felszínen vannak.

Miután az első M molekula magas kinetikai energiával megszökött, ismét becsüljük az átlagos kinetikus energiát..

Miért? Mivel a gyorsabb molekulák a gázfázisba kerülnek, a lassabbak a folyadékban maradnak. A nagyobb molekuláris lassúság a hűtést jelenti.

Gőznyomás

Ahogy M molekulák eljutnak a gázfázisba, visszatérhetnek a folyékony szinuszhoz; Ha azonban a folyadék ki van téve a környezetnek, elkerülhetetlenül minden molekula hajlamos elmenekülni, és azt mondják, hogy párolgás történt.

Ha a folyadékot hermetikusan lezárt tartályban tartjuk, akkor folyadék-gáz egyensúly alakulhat ki; azaz a sebesség, amellyel a gázhalmazállapotú molekulák távoznak, ugyanazok, mint amilyenek belépnek.

A gázmolekuláknak a folyadék felületére kifejtett nyomása ebben az egyensúlyban gőznyomásként ismert. Ha a tartály nyitva van, a nyomás kisebb lesz, mint a zárt tartály folyadékára ható nyomás.

Minél nagyobb a gőznyomás, annál illékonyabb a folyadék. A gyengébbek a kohéziós erők, mivel egyre volatilisabbak. Ezért kevesebb hő szükséges ahhoz, hogy elpárologjon a szokásos forráspontjára; azaz a hőmérséklet, amelyen a gőznyomás és a légköri nyomás egyenlő, 760 torr vagy 1 mp.

Víz elpárologtatása

A vízmolekulák a híres hidrogénkötéseket képezhetik: H-O-H-OH₂. Ez a fajta intermolekuláris kölcsönhatás, bár gyenge, ha három vagy négy molekulát veszünk figyelembe, rendkívül erős, ha több millióról beszélünk..

A forrásban lévő víz párologtatásának hője 2260 J / g vagy 40,7 kJ / mol. Mit jelent ez? Ez egy gramm víz 100 ° C-on, 2260 J-os (vagy 40,7 kJ-os elpárologtatásához egy mól víz elpárologtatásához, azaz 18 g körül) elpárologtatásához szükséges.

Az emberi test hőmérsékletén 37 ° C-os víz AH értékű_VAP magasabb. Miért? Minthogy a definíciója szerint a vizet 37 ° C-ra kell melegíteni, amíg el nem éri a forráspontját, és teljesen elpárolog; ezért AH_VAP ez nagyobb (és még ennél is inkább, ha hideg hőmérsékletről van szó).

Etanol

Az AH_VAP az etanol forráspontja 855 J / g vagy 39,3 kJ / mol. Ne feledje, hogy alacsonyabb, mint a víz, mert a szerkezete CH₃CH₂OH, alig képezhet hidrogénhidat. Azonban továbbra is a legmagasabb forráspontú folyadékok közé tartozik.

Acetonból

Az AH_VAP az aceton 521 J / g vagy 29,1 kJ / mol. Mivel a párolgási hőt tükrözi, sokkal folyékonyabb folyadék, mint a víz vagy az etanol, ezért alacsonyabb hőmérsékleten (56 ° C) forral..

Miért? Mert a CH molekulái₃OCH₃ nem képezhetnek hidrogénhidakat, és csak a dipol-dipólus erőkön tudnak kölcsönhatásba lépni.

Ciklohexánból

A ciklohexán esetében az ΔH_VAP 358 J / g vagy 30 kJ / mol. Egy hatszögletű gyűrűből áll, amelynek képlete C₆H₁₂. A molekulák a diszperziós erőkkel kölcsönhatásba lépnek Londonból, mert apolárisak és hiányoznak a dipol pillanat.

Megjegyezzük, hogy bár a víznél nehezebb (84 g / mol vs 18g / mol), a kohéziós erők alacsonyabbak.

Benzolból

Az AH_VAP benzol, aromás hatszögletű gyűrű C képlettel₆H₆, 395 J / g vagy 30,8 kJ / mol. A ciklohexánhoz hasonlóan a diszperziós erők kölcsönhatásba lépnek; de képes továbbá dipólusok kialakítására és a gyűrűk felületének áthelyezésére (ahol kettős kötésüket áthelyezik) más.

Ez magyarázza, hogy miért nem apoláris, és nem túl nehéz, akkor ΔH_VAP viszonylag magas.

Toluolból

Az AH_VAP a toluol még nagyobb, mint a benzolé (33,18 kJ / mol). Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a fentieken kívül metil-csoportjai, -CH₃ együttműködnek a toluol dipoláris pillanatában; mint viszont, a diszperziós erők kölcsönhatásba léphetnek.

Hexánból

És végül az ΔH_VAP hexán 335 J / g vagy 28,78 kJ / mol. Szerkezete CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, azaz lineáris, szemben a ciklohexánéval, amely hatszögletű.

Bár a molekulatömegük nagyon kevés (86g / mol vs. 84g / mol), a ciklikus szerkezet közvetlenül befolyásolja a molekulák kölcsönhatásának módját. A diszpergáló erők gyűrűként hatékonyabbak; mivel a hexán lineáris felépítésében inkább „errant”.

Az AH értékei_VAP hexán esetében ellentétesek az acetonnal. Elvileg a hexánnak, mivel magasabb forráspontja van (81 ° C), AH-nak kell lennie_VAP nagyobb, mint az acetoné, amely 56 ° C-on forral.

A különbség az, hogy az acetonnak van egy hőteljesítmény magasabb, mint a hexán. Ez azt jelenti, hogy egy gramm aceton 30 ° C-ról 56 ° C-ra történő felmelegítésére és elpárologtatásához több hőt igényel, mint amit egy gramm hexán 30 ° C-ról 68 ° C-ra történő melegítésére használnak..

referenciák

1. TutorVista. (2018). A párolgás entalpiája. Lap forrása: chemistry.tutorvista.com
2. Kémia LibreTexts. (2018. április 3.). A párolgási hő Lap forrása: chem.libretexts.org
3. Dortmund Data Bank. (N.d.). A ciklohexán elpárologtatása standard hõmérséklete. Visszahívva: ddbst.com
4. Chickos J.S. És Acree W. E. (2003). A szerves és szerves fémvegyületek párolgásának entalpiái, 1880-2002. J. Phys. Chem. Ref. Data, 32. kötet, 2. szám.
5. Whitten, Davis, Peck és Stanley. Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Learning, 461-464.
6. Khan Akadémia. (2018). Hőteljesítmény, párolgási hő és a víz sűrűsége. A lap eredeti címe: www.khanacademy.org