ТОПЛИНА ИСПАРАВАЊА: ИЗ ВОДЕ, ЕТАНОЛА, АЦЕТОНА, ЦИКЛОХЕКСАНА - ХЕМИЈА - 2025

Топлота испаравање или топлота испаравања је енергија која грам течном материјом мора апсорбовати на свом тачке кључања при константној температури; односно да се заврши прелаз са течне у гасну фазу. Обично се изражава у јединицама ј / г или цал / г; и у кЈ / мол, када се говори о моларној енталпији испаравања.

Овај концепт је свакодневнији него што се чини. На пример, многе машине, као што су парни возови, раде на енергији коју ослобађа водена пара. Велике масе паре могу се видети како се повећавају према небу на земљи, попут оних на слици испод.

Извор: Пкхере

Такође, испаравање зноја на кожи хлади или освежава због губитка кинетичке енергије; што се претвара у пад температуре. Осјећај свежине појачава се када дува ветар, јер брже уклања водену пару из капи зноја.

Топлина испаравања не зависи само од количине материје већ и од њених хемијских својстава; посебно, о молекуларној структури и врсти присутних интермолекуларних интеракција.

Од чега се састоји?

Топлина испаравања (ΔХ _вап ) је физичка променљива која одражава кохезијске силе течности. Под кохезијским силама подразумевају се оне које држе молекуле (или атоме) заједно у течној фази. Испарљиве течности, на пример, имају слабе кохезијске силе; док су воде веома јаке.

Који је разлог што је једна течност хлапљивија од друге и као резултат тога јој је потребно више топлоте да би се потпуно испарило на месту кључања? Одговор се крије у интермолекуларним интеракцијама или Ван дер Ваалсовим силама.

У зависности од молекуларне структуре и хемијског идентитета супстанце, његове интермолекуларне интеракције варирају, као и јачина његових кохезијских сила. Да би се ово разумело, морају се анализирати различите супстанце са различитим ΔХ _вап .

Просечна кинетичка енергија

Кохезијске силе унутар течности не могу бити јако јаке, јер у супротном његови молекули не би вибрирали. Овде се "вибрира" односи на слободно и насумично кретање сваког молекула у течности. Неки иду спорије или брже од других; то јест, немају сви исту кинетичку енергију.

Стога говоримо о просечној кинетичкој енергији за све молекуле течности. Ти молекули ће довољно брзо бити у стању да савладају међумолекулске силе које га држе у течности и побјећи ће у гасовиту фазу; штавише, ако су на површини.

Једном када први молекул М са високом кинетичком енергијом побјегне, када се поново процијени просјечна кинетичка енергија, смањује се.

Зашто? Како што бржи молекули бјеже у гасну фазу, спорији остају у течности. Већа молекуларна спорост је једнака хлађењу.

Притисак паре

Како М молекули побјегну у гасну фазу, могу се вратити у течност; Међутим, ако је течност изложена околини, неизбежно ће сви молекули искорачити и говори се да је дошло до испаравања.

Ако се течност чува у херметички затвореној посуди, може се успоставити равнотежа течност-гас; то јест, брзина којом се гасовити молекули напуштају биће иста са којом улазе.

Притисак који делују молекули гаса на површини течности у овој равнотежи познат је и као притисак паре. Ако је спремник отворен, притисак ће бити нижи у поређењу са оним који делује на течност у затвореном спремнику.

Што је виши притисак паре, то је хлапљива течност. Што су нестабилније, слабије су његове кохезијске снаге. И зато ће бити потребно мање топлоте да би се испарили до своје нормалне тачке кључања; то јест, температура при којој је притисак паре и атмосферски притисак једнак, 760 торр или 1атм.

Топлина испаравања воде

Молекули воде може формирати познате водоничне везе: Х - ОХ-ОХ ₂ . Ова посебна врста интермолекуларне интеракције, иако слаба ако узмемо у обзир три или четири молекула, изузетно је јака када је реч о милионима њих.

Топлина испаравања воде у њеној тачки кључања износи 2260 Ј / г или 40,7 кЈ / мол . Шта то значи? Да бисте испарили грам воде на 100ºЦ, потребно вам је 2260Ј (или 40,7кЈ да бисте испарили кртицу воде, то је око 18г).

Вода на телесној температури од 37ºЦ, има већи ΔХ _{испарија} . Зашто? Јер, како каже њена дефиниција, вода се мора загрејати на 37 ° Ц све док не достигне тачку кључања и потпуно испарава; стога је ΔХ _вап већи (и још већи када је реч о хладним температурама).

Из етанола

ΔХ _пара етанола у његовој тачки кључања је 855 Ј / г или 39,3 кЈ / мол. Треба напоменути да је инфериорна у односу на воду, јер њене структуре, ЦХ ₃ ЦХ ₂ ОХ, тешко формирати водоника везу. Међутим, и даље се сврстава међу течности са највишим тачкама кључања.

Од ацетона

ΔХ _пара ацетона је 521 Ј / г или 29,1 кЈ / мол. Како одражава топлину испаравања, то је пуно хлапљивија течност од воде или етанола, и зато кључа на нижој температури (56 ° Ц).

Зашто? Јер су њени ЦХ ₃ ОЦХ ₃ молекули не могу формирати водоничних веза и могу само међусобно повезују преко дипол-дипол снаге.

Циклохексана

За циклохексан његова ΔХ _пара износи 358 Ј / г или 30 кЈ / мол. Састоји се од шестерокутног прстена формуле Ц ₆ Х ₁₂ . Његови молекули узајамно делују кроз лондонске силе распршивања, јер су аполарни и недостаје им диполни тренутак.

Имајте на уму да иако је тежа од воде (84 г / мол вс 18 г / мол), њене кохезионе силе су ниже.

Од бензена

ΔХ _вап бензена, ароматични шестоугаоне прстену са формулом Ц ₆ Х ₆ је 395 Ј / г или 30.8 кЈ / мол. Као и циклохексан, он делује кроз дисперзијске силе; али, такође је у стању да формира диполе и премести површину прстенова (где су њихове двоструке везе делокализоване) на друге.

Ово објашњава зашто има аполарни, а не баш тежак, релативно висок ΔХ _вап .

Од толуена

ΔХ _пара толуена је чак већа од бензена (33,18 кЈ / мол). То је због чињенице да, поред наведених, њен метил групе, -ЦХ ₃ Сарађивати у диполни момент толуола; као заузврат, могу комуницирати дисперзијским силама.

Хексана

И на крају, ΔХ _пара хексана је 335 Ј / г или 28.78 кЈ / мол. Његова структура је ЦХ ₃ ЦХ ₂ ЦХ ₂ ЦХ ₂ ЦХ ₂ ЦХ ₃ , то јест линеарно, за разлику циклохексана, који је шестоугаоне.

Иако се њихове молекуларне масе разликују врло мало (86 г / мол према 84 г / мол), цикличка структура директно утиче на начин на који молекули међусобно делују. Будући да је прстен, дисперзионе снаге су ефикасније; с друге стране, они су више "криви" у линеарној структури хексана.

Вредности ΔХ _вап за хексан су у сукобу с вредностима за ацетон. У принципу, хексан, јер има већу тачку кључања (81 ° Ц), треба да има већи ΔХ _{вап у} односу на ацетон, који кључа на 56 ° Ц.

Разлика је у томе што ацетон има већи топлотни капацитет од хексана. То значи да је за загревање грама ацетона са 30 ° Ц на 56 ° Ц и испаравање потребно више топлоте него што се користи за загревање грама хексана од 30 ° Ц до тачке кључања од 68 ° Ц.

Референце

1. ТуторВиста. (2018). Енталпија испаравања. Опоравак од: цхемистри.туторвиста.цом
2. Цхемистри ЛибреТектс. (3. априла 2018.). Топлина испаравања. Опоравак од: цхем.либретектс.орг
3. Дортмунд банка података. (сф) Стандардна топлота испаравања циклохексана. Опоравак од: ддбст.цом
4. Цхицкос ЈС & Ацрее ВЕ (2003). Енталпије испаравања органских и органско-металних једињења, 1880-2002. Ј. Пхис. Цхем. Реф. Дата, вол. 32, бр. 2.
5. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. Хемија. (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Леарнинг, стр. 461-464.
6. Академија Кан. (2018). Капацитет топлоте, топлота испаравања и густина воде. Опоравак од: ес.кханацадеми.орг