Fordampningsvarme i det det består av, vann, etanol, aceton, cykloheksan

den varme fordampning eller fordampning av fordampning er den energien som et gram flytende stoff må absorbere ved sitt kokepunkt ved en konstant temperatur; det vil si, fullføre overgangen fra væskefasen til gassfasen. Det uttrykkes vanligvis med enhetene j / g eller cal / g; og i kJ / mol, når vi snakker om molarenthalpien av fordampning.

Dette konseptet er mer hverdags enn det ser ut til. For eksempel opererer mange maskiner, for eksempel damptog, takket være energien som slippes ut av vanndamp. På jordens overflate kan store mengder damp sees opp mot himmelen, som i bildet nedenfor.

Også fordampningen av svette på huden avkjøler eller oppdateres på grunn av tap av kinetisk energi; noe som betyr en nedgang i temperaturen. Følsomheten øker når brisen blåser, fordi den raskere fjerner vanndampen i svettefettene.

Fordampningsvarmen avhenger ikke bare av mengden av stoffet, men på dets kjemiske egenskaper; spesielt, av molekylær struktur, og typen av intermolekylære interaksjoner tilstede.

index

• 1 Hva består det av??
  • 1.1 Gjennomsnittlig kinetisk energi
  • 1.2 Damptrykk
• 2 Varmtvannsoppvarming
• 3 etanol
• 4 aceton
• 5 sykloheksan
• 6 av benzen
• 7 toluen
• 8 Hexane
• 9 referanser

Hva består det av??

Fordampningsvarmen (ΔH_VAP) er en fysisk variabel som reflekterer væskens kohesjonskrefter. Samholdskrefter forstås som de som holder molekylene (eller atomer) sammen i væskefasen. Flyktige væsker, for eksempel, har svake kohesjonskrefter; mens de av vann er veldig sterke.

Hvorfor det faktum at en væske er mer flyktig enn en annen, og at det på grunn av dette trenger mer varme å fordampe helt ved sitt kokepunkt? Svaret ligger i intermolekylære samspill eller Van der Waals styrker.

Avhengig av stoffets molekylære struktur og kjemiske identitet varierer dets intermolekylære interaksjoner, så vel som størrelsen på dens kohesjonskrefter. For å forstå det, må forskjellige stoffer analyseres med ΔH_VAP annerledes.

Gjennomsnittlig kinetisk energi

Sammenslutningskreftene i en væske kan ikke være veldig sterke, ellers ville dets molekyler ikke vibrere. Her refererer "vibrere" til fri og tilfeldig bevegelse av hvert molekyl i væsken. Noen går tregere, eller raskere enn andre; det vil si at ikke alle av dem har samme kinetiske energi.

Derfor er det snakk om a gjennomsnittlig kinetisk energi for alle væskens molekyler. De molekylene som er raske nok, vil kunne overvinne de intermolekylære kreftene som beholder den i væsken, og vil slippe ut i gassfasen; enda mer, hvis disse er på overflaten.

Når det første molekylet M med høy kinetisk energi har rømt, er det igjen en anslått gjennomsnittlig kinetisk energi..

Hvorfor? Fordi så raskere molekyler kommer ut i gassfasen, forblir de langsommere i væsken. Større molekylær treghet er lik kjøling.

Damptrykk

Når M molekyler flyter inn i gassfasen, kan de komme tilbake til væskesinen; Men hvis væsken er utsatt for miljøet, vil alle molekylene uunngåelig ha en tendens til å unnslippe, og det sies at det var en fordampning.

Hvis væsken holdes i en hermetisk forseglet beholder, kan det opprettes en væskegassvekt. det vil si at den hastigheten som de gassformige molekylene gir, vil være det samme som de kommer inn i.

Trykket som utøves av gassmolekylene på overflaten av væsken i denne likevekt er kjent som damptrykk. Hvis beholderen er åpen, vil trykket være lavere sammenlignet med det som virker på væsken i den lukkede beholderen.

Jo høyere damptrykk, desto mer flyktig væske. Å være mer volatile, de svakere er dens sammenhengskraft. Og derfor vil mindre varme bli pålagt å fordampe det til sitt normale kokepunkt; det vil si temperaturen hvor damptrykk og atmosfærisk trykk utjevnes, 760 torr eller 1atm.

Varmtemperatur for vann

Vannmolekyler kan danne de berømte hydrogenbindingene: H-O-H-OH₂. Denne spesielle typen intermolekylær interaksjon, men svak hvis tre eller fire molekyler vurderes, er ekstremt sterk når man snakker om millioner av dem..

Varmepumpens damp ved kokpunktet er 2260 J / g eller 40,7 kJ / mol. Hva betyr det? For å fordampe et gram vann ved 100 ° C, er 2260J (eller 40,7kJ nødvendig for å fordampe en mol vann, det vil si rundt 18g).

Vann ved temperaturen på menneskekroppen, 37 ° C, har en ΔH_VAP høyere. Hvorfor? Fordi, som definisjonen sier, må vannet oppvarmes til 37 ° C til det når sitt kokepunkt og fordampes fullstendig; derfor, ΔH_VAP det er større (og det er enda mer så når det gjelder kalde temperaturer).

Av etanol

ΔH_VAP av etanol ved kokpunkt er 855 J / g eller 39,3 kJ / mol. Legg merke til at den er lavere enn vann, fordi dens struktur, CH₃CH₂OH, det kan knapt danne en hydrogenbro. Det fortsetter imidlertid å være blant væskene med de høyeste kokepunktene.

Av aceton

ΔH_VAP av aceton er 521 J / g eller 29,1 kJ / mol. Som det reflekterer sin fordampningsvarme, er det en mye mer flyktig væske enn vann eller etanol, og det kokes derfor ved en lavere temperatur (56ºC).

Hvorfor? Fordi dens CH molekyler₃OCH₃ de kan ikke danne hydrogenbroer og kan kun samhandle gjennom dipol-dipol-krefter.

Av cykloheksan

For cykloheksan er det ΔH_VAP er 358 J / g eller 30 kJ / mol. Består av en sekskantet ring med formel C₆H₁₂. Deres molekyler påvirker spredningskreftene fra London, fordi de er apolære og mangler dipolmoment.

Merk at selv om det er tyngre enn vann (84g / mol mot 18g / mol), er dens kohesjonskrefter lavere.

Av benzen

ΔH_VAP av benzen, aromatisk sekskantisk ring med formel C₆H₆, er 395 J / g eller 30,8 kJ / mol. Som cykloheksan, samhandler det med spredningskrefter; men det er også i stand til å danne dipoler og flytte overflaten av ringene (hvor deres dobbeltbindinger er delokalisert) over andre.

Dette forklarer hvorfor det er apolar, og ikke veldig tungt, det har en ΔH_VAP relativt høy.

Fra toluen

ΔH_VAP av toluen er enda høyere enn den for benzen (33,18 kJ / mol). Dette skyldes det faktum at, i tillegg til de nevnte, dets metylgrupper, -CH₃ de samarbeider ved det dipolære øyeblikket av toluen; som i sin tur kan de samhandle med spredningskrefter.

Fra heksan

Og til slutt, ΔH_VAP av heksan er 335 J / g eller 28,78 kJ / mol. Dens struktur er CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, det vil si lineært, i motsetning til det av cykloheksan, som er sekskantet.

Selv om molekylmassene varierer med svært lite (86g / mol vs. 84g / mol), påvirker den sykliske strukturen direkte måten molekylene påvirker på. Å være en ring, er spredningskreftene mer effektive; mens i den lineære strukturen av heksan, de er mer "errant".

Verdiene av ΔH_VAP for heksan, de er i konflikt med aceton. I prinsippet skal heksan, fordi den har et høyere kokepunkt (81ºC), ha en ΔH_VAP større enn den for aceton, som koke ved 56ºC.

Forskjellen er at aceton har a varmekapasitet høyere enn heksan. Dette betyr at for å varme et gram aceton fra 30 ° C til 56 ° C og fordampe det, krever det mer varme enn det som brukes til å varme et gram heksan fra 30 ° C til et kokepunkt på 68 ° C..

referanser

1. TutorVista. (2018). Enthalpy of Vaporization. Hentet fra: chemistry.tutorvista.com
2. Kjemi LibreTexts. (3. april 2018). Varmepumpe Hentet fra: chem.libretexts.org
3. Dortmund Data Bank. (N.d.). Standardvarme for fordampning av cykloheksan. Hentet fra: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W. E. (2003). Entalier av fordampning av organiske og organometalliske forbindelser, 1880-2002. J. Phys. Chem. Ref. Data, bind 32, nr. 2.
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kjemi. (8. utgave). CENGAGE Learning, s. 461-464.
6. Khan Academy. (2018). Varmekapasitet, fordampningsvarme og tetthet av vann. Hentet fra: www.khanacademy.org