Fordampningsvarme i hvad den består af, vand, ethanol, acetone, cyclohexan

den varme fordampning eller fordampningens entalp er den energi, som et gram flydende stof skal absorbere ved kogepunktet ved en konstant temperatur; det vil sige fuldføre overgangen fra væskefasen til gasfasen. Det udtrykkes normalt med enhederne j / g eller cal / g; og i kJ / mol, når vi taler om den molære entalpy af fordampning.

Dette begreb er mere hverdag end det ser ud til. For eksempel arbejder mange maskiner, såsom damptog, takket være den energi, der frigives af vanddamp. På jordens overflade kan store dampmasser ses op mod himlen, som dem i billedet nedenfor.

Også fordampningen af ​​sved på huden afkøles eller forfriskes på grund af tabet af kinetisk energi; hvilket medfører et fald i temperaturen. Fornemmelsen af ​​friskhed stiger, når brisen blæser, fordi den hurtigere fjerner vanddampen fra sveddråberne.

Fordampningsvarmen afhænger ikke kun af mængden af ​​stof, men af ​​dets kemiske egenskaber; især af molekylær struktur, og typen af ​​intermolekylære interaktioner til stede.

indeks

• 1 Hvad består den af??
  • 1.1 Gennemsnitlig kinetisk energi
  • 1.2 Damptryk
• 2 Varmdampfordampning
• 3 ethanol
• 4 aceton
• 5 cyclohexan
• 6 af benzen
• 7 toluen
• 8 hexan
• 9 Referencer

Hvad består det af??

Fordampningsvarmen (ΔH_VAP) er en fysisk variabel, som afspejler væskens sammenhængskraft. Samhørighedskræfterne forstås som dem, der holder molekylerne (eller atomer) sammen i den flydende fase. Flygtige væsker har for eksempel svage sammenhængskræfter; mens de af vand er meget stærke.

Hvorfor det faktum, at en væske er mere flygtig end en anden, og at der på grund af dette er behov for mere varme til at fordampe fuldstændigt ved kogepunktet? Svaret ligger i de intermolekylære interaktioner eller Van der Waals styrker.

Afhængig af stoffets molekylære struktur og kemiske identitet varierer dets intermolekylære interaktioner såvel som størrelsen af ​​dets samhørighedskræfter. For at forstå det skal forskellige stoffer analyseres med ΔH_VAP anderledes.

Gennemsnitlig kinetisk energi

Sammenslutningskræfterne i en væske kan ikke være meget stærke, ellers ville dets molekyler ikke vibrere. Her henviser "vibrere" til fri og tilfældig bevægelse af hvert molekyle i væsken. Nogle går langsommere eller hurtigere end andre; det vil sige, ikke alle har den samme kinetiske energi.

Derfor er der tale om a gennemsnitlig kinetisk energi for alle væskens molekyler. De molekyler, der er hurtige nok, vil kunne overvinde de intermolekylære kræfter, der bevarer det i væsken, og vil slippe ud i gasfasen; endnu mere, hvis disse er på overfladen.

Når først det første molekyle M med høj kinetisk energi er undslapet, er den gennemsnitlige kinetiske energi igen beregnet..

Hvorfor? Fordi hurtigere molekyler kommer ind i gasfasen, forbliver de langsommere i væsken. Større molekylær langsommelighed svarer til køling.

Damptryk

Når M molekyler kommer ud i gasfasen, kan de vende tilbage til væskesanen; Men hvis væsken er udsat for miljøet, vil alle molekylerne uundgåeligt have tendens til at undslippe, og det siges, at der var en fordampning.

Hvis væsken holdes i en hermetisk lukket beholder, kan der etableres en væske-gas-ligevægt; det vil sige, den hastighed, hvormed de gasformige molekyler forlader, vil være det samme som de kommer ind i.

Det tryk, der udøves af gasmolekylerne på overfladen af ​​væsken i denne ligevægt er kendt som damptryk. Hvis beholderen er åben, vil trykket være lavere sammenlignet med det, der virker på væsken af ​​den lukkede beholder.

Jo højere damptrykket er, desto mere flygtige væske. At være mere volatile, de svagere er dens samhørighedskræfter. Og derfor vil mindre varme blive påkrævet for at fordampe det til dets normale kogepunkt; det vil sige den temperatur, hvor damptrykket og atmosfæretrykket er udlignet, 760 torr eller 1atm.

Varmedampning af vand

Vandmolekyler kan danne de berømte hydrogenbindinger: H-O-H-OH₂. Denne særlige type intermolekylær interaktion, selvom svag, hvis tre eller fire molekyler overvejes, er ekstremt stærk, når man taler om millioner af dem..

Varmens fordampningstemperatur ved kogepunktet er 2260 J / g eller 40,7 kJ / mol. Hvad betyder det? At fordampe et gram vand ved 100 ° C er 2260J (eller 40,7 kJ nødvendigt for at fordampe en mol vand, det vil sige omkring 18 g).

Vand ved temperaturen af ​​den menneskelige krop, 37 ° C, har en ΔH_VAP højere. Hvorfor? Fordi, som dens definition siger, skal vandet opvarmes til 37 ° C, indtil det når sit kogepunkt og fordamper fuldstændigt; derfor, ΔH_VAP det er større (og det er endnu mere, når det kommer til kolde temperaturer).

Af ethanol

ΔH_VAP af ethanol ved kogepunktet er 855 J / g eller 39,3 kJ / mol. Bemærk at det er lavere end vand, fordi dets struktur, CH₃CH₂OH, det kan næppe danne en brintbro. Men det fortsætter med at være blandt væskerne med de højeste kogepunkter.

Af acetone

ΔH_VAP af acetone er 521 J / g eller 29,1 kJ / mol. Da det afspejler dets fordampningsvarme, er det en meget mere flygtig væske end vand eller ethanol, og det koger derfor ved en lavere temperatur (56ºC).

Hvorfor? Fordi dens CH molekyler₃OCH₃ de kan ikke danne hydrogenbroer og kan kun interagere gennem dipol-dipolkræfter.

Af cyclohexan

For cyclohexan er dets ΔH_VAP er 358 J / g eller 30 kJ / mol. Består af en sekskantet ring med formel C₆H₁₂. Deres molekyler interagerer med spredningskræfter fra London, fordi de er apolære og mangler dipolmoment.

Bemærk, at selvom det er tungere end vand (84 g / mol vs 18 g / mol), er dens samhørighedskræfter lavere.

Af benzen

ΔH_VAP af benzen, aromatisk hexagonal ring med formel C₆H₆, er 395 J / g eller 30,8 kJ / mol. Ligesom cyclohexan interagerer det med dispersionskræfter; men det er også i stand til at danne dipoler og omplacere overfladen af ​​ringene (hvor deres dobbeltbindinger er delokaliseret) over andre.

Dette forklarer hvorfor det er apolært, og ikke meget tungt, det har en ΔH_VAP relativt høj.

Fra toluen

ΔH_VAP af toluen er endnu højere end den af ​​benzen (33,18 kJ / mol). Dette skyldes det faktum, at der ud over de ovenfor nævnte methylgrupper, -CH₃ de samarbejder ved det dipolære øjeblik af toluen; som til gengæld kan de interagere ved spredningskræfter.

Fra hexan

Og endelig, ΔH_VAP af hexan er 335 J / g eller 28,78 kJ / mol. Dens struktur er CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, det vil sige lineært, i modsætning til det for cyclohexan, som er hexagonalt.

Selv om deres molekylmasser afviger meget lidt (86 g / mol vs. 84 g / mol), påvirker den cykliske struktur direkte den måde, hvorpå molekyler interagerer. At være en ring er spredningskræfterne mere effektive; mens i den lineære struktur af hexan, de er mere "errant".

Værdierne for ΔH_VAP Til hexan er de i konflikt med acetonernes. I princippet skal hexan, fordi den har et højere kogepunkt (81ºC), have en ΔH_VAP større end den af ​​acetone, som koger ved 56ºC.

Forskellen er, at acetone har a varmekapacitet højere end hexan. Dette betyder at for at opvarme et gram acetone fra 30 ° C til 56 ° C og fordampe det, kræver det mere varme end det, der bruges til at opvarme et gram hexan fra 30 ° C til kogepunktet 68 ° C..

referencer

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