Isparavanje je proces pretvaranja kemijske tekućine ili krute tvari da plinovito stanje ili pare stanju. Ostali izrazi koji se koriste za opisivanje istog postupka su isparavanje, destilacija i sublimacija.
Jedna tvar se često može odvojiti od druge hlapljenjem i tada se može obnoviti kondenzacijom pare.
Tvar se može brže ispariti ili zagrijavanjem radi povećanja tlaka pare ili uklanjanjem pare pomoću inertnog plina ili vakuumske pumpe.
Postupci zagrijavanja uključuju isparavanje vode, žive ili arsenova triklorida radi odvajanja ovih tvari od ometajućih elemenata.
Kemijske reakcije se ponekad koriste za proizvodnju hlapljivih produkata kao pri oslobađanju ugljičnog dioksida iz karbonata, amonijak Kjeldahlovom metodom za određivanje dušika i sumporni dioksid za određivanje sumpora u čeliku.
Metode isparljivosti obično se odlikuju velikom jednostavnošću i lakoćom rada, osim u slučaju kada su potrebne visoke temperature ili materijali otporni na koroziju (Louis Gordon, 2014).
Isparivanje tlaka pare
Znajući da je temperatura ključanja vode 100 ° C, jeste li se ikad zapitali zašto kišnica isparava?
Je li 100 ° C? Ako je tako, zašto se ne ugrijem? Jeste li se ikad zapitali što daje karakterističnu aromu alkoholu, sirćetu, drvu ili plastici? (Parni tlak, SF)
Za sve to odgovorno je svojstvo poznato pod nazivom tlak para, a to je tlak koji par vrši u ravnoteži s krutom ili tekućom fazom iste tvari.
Također, djelomični pritisak tvari u atmosferi na krutinu ili tekućinu (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Tlak pare je mjera sklonosti materijala da se prebaci u plinovito ili parno stanje, to jest mjera isparljivosti tvari.
Što se tlak pare povećava, to je veća sposobnost tekućine ili krute tvari da ispari, a time je i hlapljiva.
Tlak pare će se povećavati s temperaturom. Temperatura pri kojoj je pritisak pare na površini tekućine jednak tlaku koji djeluje u okolišu naziva se vrelište tekućine (Encyclopædia Britannica, 2017).
Tlak pare ovisit će o otopljenom otopljenom u otopini (to je koligativno svojstvo). Na površini otopine (sučelje zrak i plin) većina površnih molekula ima tendenciju isparavanja, izmjenjujući se među fazama i stvarajući tlak para.
Prisutnost rastvora smanjuje broj molekula otapala na sučelju, smanjujući tlak pare.
Slika 1: smanjenje tlaka pare kod otopljenog rastvora.
Promjena tlaka pare može se izračunati pomoću Raoultovog zakona za nehlapive solute koji je dan pomoću:
Gdje je X2 molni udio otapala. Ako pomnožimo obje strane jednadžbe s P °, ostaje:
Zamjena (1) u (3) je:
(4)
Ovo je varijacija tlaka pare kada se rastvara otapalo (Jim Clark, 2017).
Gravimetrijska analiza
Gravimetrijska analiza je klasa laboratorijskih tehnika koje se koriste za određivanje mase ili koncentracije tvari mjerenjem promjene mase.
Kemikalija koju pokušavamo kvantificirati ponekad se naziva i analit. Pomoću gravimetrijske analize mogli bismo odgovoriti na pitanja kao što su:
- Kolika je koncentracija analita u otopini?
- Koliko je čist naš uzorak? Uzorak ovdje može biti kruti ili u otopini.
Postoje dvije uobičajene vrste gravimetrijske analize. Oboje uključuje promjenu faze analita da bi se odvojilo od ostatka smjese, što je rezultiralo promjenom mase.
Jedna od tih metoda je oborinska gravimetrija, ali ona koja nas stvarno zanima je hlapna gravimetrija.
Isparljiva gravimetrija temelji se na termičkom ili kemijskom razgradnji uzorka i mjerenju rezultirajuće promjene njegove mase.
Alternativno, možemo uhvatiti i izvagati hlapljivi produkt raspadanja. Budući da je ispuštanje isparljivih vrsta bitan dio ovih metoda, kolektivno ih svrstavamo u metode hlapne gravimetrijske analize (Harvey, 2016).
Problemi s gravimetrijskom analizom jednostavno su problemi stehiometrije s nekoliko dodatnih koraka.
Za izvršavanje bilo kojeg stehiometrijskog izračuna potrebni su nam koeficijenti uravnotežene kemijske jednadžbe.
Na primjer, ako uzorak sadrži barij klorida dihidrata (BaC 2 H 2 O) nečistoće, količina nečistoća može dobiti zagrijavanjem uzorka da ispari voda.
Razlika u masi između originalnog uzorka i zagrijanog uzorka dat će nam, u gramima, količinu vode koja se nalazi u barijevom kloridu.
Jednostavnim stehiometrijskim proračunom dobit će se količina nečistoće u uzorku (Khan, 2009).
Frakcijska destilacija
Frakcijska destilacija je postupak kojim se komponente tekuće smjese razdvajaju na različite dijelove (nazvane frakcije) prema njihovim različitim vrelištima.
Razlika u hlapljivosti spojeva u smjesi igra temeljnu ulogu u njihovom odvajanju.
Frakcijska destilacija koristi se za pročišćavanje kemikalija i za odvajanje smjesa radi dobivanja njihovih komponenata. Koristi se kao laboratorijska tehnika i u industriji, gdje je postupak od velike komercijalne važnosti.
Isparenja iz kipuće otopine propuštaju se kroz visoki stupac, koji se naziva frakcionacijski stupac.
Stupac je nabijen plastičnim ili staklenim kuglicama kako bi se poboljšalo odvajanje pružajući više površine za kondenzaciju i isparavanje.
Slika 2: postavljanje za frakcijsku destilaciju u laboratoriju.
Temperatura stupca postupno se smanjuje duž njegove duljine. Komponente s većom tačkom ključanja kondenziraju se na koloni i vraćaju se u otopinu.
Komponente s nižim vrelištima (hlapljivije) prolaze kroz stup i skupljaju se blizu vrha.
Teoretski, postojanje više kuglica ili tanjura poboljšava odvajanje, ali dodavanje ploča također povećava vrijeme i energiju potrebnu za dovršavanje destilacije (Helmenstine, 2016).
Reference
- Anne Marie Helmenstine. (2014., 16. svibnja). Definicija tlaka pare. Oporavak od thinkco.com.
- Encyclopædia Britannica. (2017., 10. veljače). Tlak pare. Oporavak od britannica.com.
- Harvey, D. (2016, 25. ožujka). Glametrija isparljivosti. Oporavak od kemijskih proizvoda.
- Helmenstine, AM (2016, 8. studenog). Definicija i primjeri frakcijske destilacije. Oporavak od thinkco.com.
- Jim Clark, IL (2017., 3. ožujka). Raoultov zakon. Oporavak od kemijskih proizvoda.
- Khan, S. (2009, 27. kolovoza). Uvod u gravimetrijsku analizu: Isparljiva gravimetrija. Oporavak od khanacademy.
- Louis Gordon, RW (2014). Oporavak od accessscience.com.
- Tlak pare. (SF). Oporavak od chem.purdue.edu.