Топлинното изпаряване се състои от вода, етанол, ацетон, циклохексан

на топлинно изпаряване или енталпията на изпаряване е енергията, която един грам течно вещество трябва да абсорбира при своята точка на кипене при постоянна температура; т.е. завършване на прехода от течната фаза към газовата фаза. Обикновено се изразява с единици j / g или кал / g; и в kJ / mol, когато се говори за моларна енталпия на изпаряване.

Тази концепция е по-ежедневна, отколкото изглежда. Например, много машини, като например парни влакове, работят благодарение на енергията, отделена от водните пари. На земната повърхност могат да се видят големи маси от пари, които се издигат към небето, като тези на изображението по-долу.

Също така, изпаряването на потта върху кожата се охлажда или освежава поради загубата на кинетична енергия; което води до намаляване на температурата. Усещането за свежест се увеличава, когато бризът духа, защото премахва по-бързо водните пари от капките пот..

Топлината на изпаряване зависи не само от количеството на веществото, но и от неговите химични свойства; особено на молекулярната структура и вида на присъстващите междумолекулни взаимодействия.

индекс

• 1 От какво се състои??
  • 1.1 Средна кинетична енергия
  • 1.2 Налягане на парите
• 2 Топлина на изпаряване на водата
• 3 Етанол
• 4 Ацетон
• 5 Циклохексан
• 6 От бензол
• 7 Толуен
• 8 Хексан
• 9 Препратки

От какво се състои??

Топлината на изпаряване (АН_VAP) е физическа променлива, която отразява силите на сцепление на течността. Силите на сцепление се разбират като тези, които държат молекулите (или атомите) заедно в течна фаза. Летливите течности например имат слаби сили на сцепление; докато водата е много силна.

Защо фактът, че една течност е по-летлива от друга и поради това се нуждае от повече топлина, за да се изпари напълно в точката на кипене? Отговорът се крие в междумолекулните взаимодействия или ван дер ваалсовите сили.

В зависимост от молекулярната структура и химическата идентичност на веществото, нейните междумолекулни взаимодействия се различават, както и величината на нейните сили на сцепление. За да го разберем, трябва да се анализират различни вещества с ΔH_VAP различен.

Средна кинетична енергия

Силите на сближаване в течност не могат да бъдат много силни, в противен случай молекулите му няма да вибрират. Тук "вибрация" се отнася до свободното и случайно движение на всяка молекула в течността. Някои отиват по-бавно или по-бързо от други; т.е. не всички от тях имат една и съща кинетична енергия.

Затова се говори за средна кинетична енергия за всички молекули на течността. Тези молекули, които са достатъчно бързи, ще могат да преодолеят междумолекулните сили, които го задържат в течността, и ще излязат в газовата фаза; още повече, ако те са на повърхността.

След като първата молекула М с висока кинетична енергия излезе, отново се оценява средната кинетична енергия..

Защо? Тъй като по-бързите молекули излизат в газовата фаза, по-бавните остават в течността. По-голямото молекулно забавяне е равно на охлаждане.

Парно налягане

Тъй като М молекулите излизат в газовата фаза, те могат да се върнат в течния синус; Въпреки това, ако течността е изложена на околната среда, неизбежно всички молекули ще избягват и се казва, че има изпарение.

Ако течността се държи в херметически затворен контейнер, може да се установи равновесие в течен газ; т.е. скоростта, с която газовите молекули ще напуснат, ще бъде същата, с която те влизат.

Налягането, упражнявано от газовите молекули върху повърхността на течността в това равновесие, е известно като парно налягане. Ако контейнерът е отворен, налягането ще бъде по-ниско в сравнение с това, което действа върху течността на затворения контейнер.

Колкото по-високо е налягането на парите, толкова по-летлива е течността. Колкото по-нестабилни, толкова по-слаби са неговите сили на сближаване. И затова е необходимо по-малко топлина, за да се изпари до нормалната си точка на кипене; това е температурата, при която налягането на парите и атмосферното налягане се изравняват, 760 torr или 1atm.

Топлина на изпаряване на водата

Водните молекули могат да образуват известните водородни връзки: Н-О-Н-ОН₂. Този специален тип междумолекулно взаимодействие, макар и слабо, ако се разглеждат три или четири молекули, е изключително силно, когато се говори за милиони от тях..

Топлината на изпаряване на водата при нейната точка на кипене е 2260 J / g или 40.7 kJ / mol. Какво означава това? Това, за да се изпари грам вода при 100 ° C, 2260J (или 40.7kJ са необходими, за да се изпари един мол вода, т.е. около 18g).

Водата при температурата на човешкото тяло, 37 ° С, има А_VAP по-висока. Защо? Защото, както се казва в неговата дефиниция, водата трябва да бъде загрята до 37ºC, докато достигне своята точка на кипене и напълно се изпари; следователно, H_VAP тя е по-голяма (и още повече, когато става дума за ниски температури).

От етанол

АН_VAP етанол при неговата точка на кипене е 855 J / g или 39.3 kJ / mol. Имайте предвид, че тя е по-ниска от водата, защото нейната структура, CH₃СН₂О, тя едва може да образува водороден мост. Въпреки това, той продължава да бъде сред течностите с най-високи точки на кипене.

От ацетон

АН_VAP ацетон е 521 J / g или 29.1 kJ / mol. Тъй като тя отразява топлината на изпаряване, тя е много по-летлива течност от вода или етанол и затова кипи при по-ниска температура (56ºC).

Защо? Защото неговите молекули СН₃ОСН₃ те не могат да образуват водородни мостове и могат да взаимодействат само чрез дипол-диполни сили.

От циклохексан

За циклохексан, неговия АН_VAP е 358 J / g или 30 kJ / mol. Състои се от хексагонален пръстен с формула С₆Н₁₂. Техните молекули взаимодействат със силите на дисперсията от Лондон, защото те са неполярни и нямат диполен момент.

Имайте предвид, че въпреки че е по-тежък от водата (84g / mol срещу 18g / mol), силите му на сцепление са по-ниски.

От бензол

АН_VAP бензол, ароматен хексагонален пръстен с формула С₆Н₆, е 395 J / g или 30.8 kJ / mol. Подобно на циклохексан, той взаимодейства със сили на дисперсия; но също така може да образува диполи и да премества повърхността на пръстените (където техните двойни връзки са делокализирани) над други.

Това обяснява защо да бъдеш аполарен и не много тежък, той има ΔH_VAP относително висока.

От толуен

АН_VAP Толуол е дори по-висок от този на бензен (33.18 kJ / mol). Това се дължи на факта, че в допълнение към гореспоменатото, неговите метилови групи, -CH₃ те си сътрудничат при диполен момент на толуен; както на свой ред, те могат да си взаимодействат чрез дисперсионни сили.

От хексан

И накрая, ΔH_VAP хексан е 335 J / g или 28.78 kJ / mol. Неговата структура е СН₃СН₂СН₂СН₂СН₂СН₃, линейни, за разлика от циклохексана, който е хексагонален.

Въпреки че техните молекулни маси се различават с много малко (86g / mol срещу 84g / mol), цикличната структура директно влияе върху начина, по който молекулите взаимодействат. Като пръстен, разпръскващите сили са по-ефективни; като има предвид, че в линейната структура на хексана, те са по-скоро "погрешни".

Стойностите на АН_VAP за хексан, те противоречат на тези на ацетон. По принцип хексанът, тъй като има по-висока точка на кипене (81ºC), трябва да има ΔH_VAP ацетон, който кипи при 56 ° С.

Разликата е, че ацетонът има a топлинен капацитет по-висок от хексан. Това означава, че за нагряване на грам ацетон от 30 ° С до 56 ° С и изпаряването му, се изисква повече топлина, отколкото се използва за нагряване на един грам хексан от 30 ° С до температурата на кипене 68 ° С..

препратки

1. TutorVista. (2018). Енталпия на изпаряване. Изтеглено от: chemistry.tutorvista.com
2. Химия LibreTexts. (3 април 2018 г.). Топлина на изпаряване Изтеглено от: chem.libretexts.org
3. Банка данни в Дортмунд. (Н.О.). Стандартна топлина на изпаряване на циклохексан. Изтеглено от: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W.E. (2003). Енталпии на изпаряване на органични и органометални съединения, 1880-2002. J. Phys. Chem., Data 32, No..
5. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 461-464.
6. Хан Академия. (2018). Топлинна мощност, топлина на изпаряване и плътност на водата. Изтеглено от: www.khanacademy.org