การระเหยของความร้อนในสิ่งที่ประกอบไปด้วยน้ำ, เอทานอล, อะซีโตน, ไซโคลเฮกเซน

การระเหยของความร้อน หรือเอนทัลปีของการระเหยเป็นพลังงานที่แกรมของสารเหลวต้องดูดซับที่จุดเดือดที่อุณหภูมิคงที่ กล่าวคือทำการเปลี่ยนจากเฟสของเหลวเป็นเฟสแก๊ส มันมักจะแสดงกับหน่วย j / g หรือ cal / g; และใน kJ / mol เมื่อเราพูดถึงโมลเอนทาลปีของการกลายเป็นไอ.

แนวคิดนี้มีมากกว่าทุกวันกว่าที่คิด ตัวอย่างเช่นเครื่องจักรจำนวนมากเช่นรถไฟไอน้ำทำงานด้วยพลังงานที่ปล่อยออกมาจากไอน้ำ บนพื้นผิวโลกจะเห็นไอน้ำจำนวนมากลอยขึ้นสู่ท้องฟ้าเช่นเดียวกับในภาพด้านล่าง.

นอกจากนี้การระเหยของเหงื่อบนผิวหนังทำให้เย็นลงหรือสดชื่นเนื่องจากการสูญเสียพลังงานจลน์ ซึ่งแปลเป็นอุณหภูมิที่ลดลง ความรู้สึกของความสดเพิ่มขึ้นเมื่อสายลมพัดเพราะมันเอาไอน้ำของหยดเหงื่อได้เร็วขึ้น.

ความร้อนของการระเหยขึ้นอยู่กับปริมาณของสาร แต่ขึ้นกับคุณสมบัติทางเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงสร้างโมเลกุลและชนิดของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่มีอยู่.

ดัชนี

• 1 ประกอบด้วยอะไร?
  • 1.1 พลังงานจลน์เฉลี่ย
  • 1.2 แรงดันไอ
• 2 ความร้อนจากการระเหยของน้ำ
• 3 เอทานอล
• 4 อะซิโตน
• 5 ไซโคลเฮกเซน
• 6 ของน้ำมันเบนซิน
• 7 โทลูอีน
• 8 Hexane
• 9 อ้างอิง

มันประกอบด้วยอะไร??

ความร้อนของการระเหย (ΔH_VAP) เป็นตัวแปรทางกายภาพที่สะท้อนถึงพลังของการเกาะติดกันของของเหลว กำลังทำงานร่วมกันเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นโมเลกุลที่ยึด (หรืออะตอม) เข้าด้วยกันในช่วงของเหลว ยกตัวอย่างเช่นของเหลวที่ระเหยได้มีแรงยึดเกาะที่อ่อนแอ ในขณะที่น้ำมีความแข็งแรงมาก.

ทำไมความจริงที่ว่าของเหลวหนึ่งระเหยกว่าอีกของเหลวหนึ่งและด้วยเหตุนี้จึงต้องการความร้อนมากขึ้นในการระเหยจนหมดที่จุดเดือดของมัน คำตอบนั้นอยู่ในปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลหรือกองกำลังของแวนเดอร์วาลส์.

ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างโมเลกุลและเอกลักษณ์ทางเคมีของสารปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลนั้นแตกต่างกันไปเช่นเดียวกับขนาดของกองกำลังการเกาะติดกัน เพื่อให้เข้าใจได้สารต่าง ๆ จะต้องวิเคราะห์ด้วย withH_VAP ต่าง.

พลังงานจลน์เฉลี่ย

พลังของการเกาะติดกันภายในของเหลวไม่สามารถรุนแรงมากได้มิฉะนั้นโมเลกุลของมันจะไม่สั่นสะเทือน ที่นี่ "สั่นสะเทือน" หมายถึงการเคลื่อนที่อิสระและสุ่มของแต่ละโมเลกุลในของเหลว บางคนช้าลงหรือเร็วกว่าคนอื่น นั่นคือไม่ใช่ทั้งหมดของพวกเขาที่มีพลังงานจลน์เดียวกัน.

ดังนั้นจึงมีการพูดคุยของ พลังงานจลน์เฉลี่ย สำหรับโมเลกุลของของเหลวทั้งหมด โมเลกุลเหล่านั้นที่เร็วพอจะสามารถเอาชนะแรงระหว่างโมเลกุลที่กักเก็บไว้ในของเหลวและจะหนีไปที่สถานะก๊าซ ยิ่งถ้าสิ่งเหล่านี้อยู่บนพื้นผิว.

เมื่อโมเลกุล M แรกที่มีพลังงานจลน์สูงหนีออกมาอีกครั้งพลังงานจลน์เฉลี่ยจะถูกประมาณอีกครั้ง.

ทำไม? เนื่องจากโมเลกุลที่เร็วกว่าจะหนีเข้าสู่เฟสก๊าซสิ่งที่ช้าลงจึงยังคงอยู่ในของเหลว ความช้าของโมเลกุลมากขึ้นเท่ากับการทำให้เย็นลง.

แรงดันไอน้ำ

เมื่อโมเลกุล M หนีเข้าไปในก๊าซพวกมันสามารถกลับสู่ไซน์เหลวได้ อย่างไรก็ตามหากของเหลวสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมโมเลกุลทุกอย่างย่อมหนีรอดได้และมีการกล่าวกันว่ามีการระเหย.

หากของเหลวนั้นถูกเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดผนึกอย่างผนึกแน่นสามารถสร้างสมดุลของของเหลวและก๊าซได้ กล่าวคือความเร็วของการปล่อยก๊าซโมเลกุลจะเท่ากับความเร็วในการเคลื่อนที่.

ความดันที่กระทำโดยโมเลกุลของก๊าซบนพื้นผิวของของเหลวในสมดุลนี้เรียกว่าแรงดันไอ หากภาชนะเปิดความดันจะลดลงเมื่อเทียบกับที่กระทำต่อของเหลวของภาชนะปิด.

ยิ่งความดันไอยิ่งสูงของเหลวก็จะระเหยได้ง่ายขึ้น มีความผันผวนมากขึ้นที่อ่อนแอเป็นกองกำลังของการทำงานร่วมกัน ดังนั้นจะต้องใช้ความร้อนน้อยลงในการระเหยให้เป็นจุดเดือดปกติ นั่นคืออุณหภูมิที่ความดันไอและความดันบรรยากาศเท่ากันคือ 760 torr หรือ 1atm.

ความร้อนจากการระเหยของน้ำ

โมเลกุลของน้ำสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนที่มีชื่อเสียง: H-O-H-OH₂. การทำงานร่วมกันระหว่างโมเลกุลพิเศษชนิดนี้ถึงแม้ว่าจะอ่อนแอถ้าพิจารณาสามหรือสี่โมเลกุลก็ถือว่าแข็งแกร่งมากเมื่อพูดถึงพวกมันนับล้าน.

ความร้อนจากการระเหยของน้ำที่จุดเดือดคือ 2260 J / g หรือ 40.7 kJ / mol. มันหมายความว่าอะไร? ที่จะระเหยน้ำหนึ่งกรัมที่ 100 ° C, 2260J (หรือ 40.7kJ จำเป็นต้องระเหยหนึ่งโมลของน้ำนั่นคือประมาณ 18 กรัม).

น้ำที่อุณหภูมิของร่างกายมนุษย์, 37 ° C, มีΔH_VAP สูงกว่า ทำไม? เพราะตามคำนิยามของมันบอกว่าน้ำจะต้องร้อนถึง37ºCจนกว่าจะถึงจุดเดือดและระเหยอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นΔH_VAP มันยิ่งใหญ่กว่า (และยิ่งมากเมื่ออยู่ในอุณหภูมิเย็น).

ของเอทานอล

ΔH_VAP เอทานอลที่จุดเดือดคือ 855 J / g หรือ 39.3 kJ / mol โปรดทราบว่ามันต่ำกว่าน้ำเนื่องจากโครงสร้าง CH₃CH₂มันสามารถสร้างสะพานไฮโดรเจนได้ อย่างไรก็ตามมันยังคงเป็นของเหลวที่มีจุดเดือดสูงที่สุด.

ของอะซิโตน

ΔH_VAP ของอะซิโตนคือ 521 J / g หรือ 29.1 kJ / mol เนื่องจากมันสะท้อนความร้อนของการระเหยมันเป็นของเหลวที่ระเหยได้ง่ายกว่าน้ำหรือเอทานอลดังนั้นจึงเดือดที่อุณหภูมิต่ำกว่า (56ºC).

ทำไม? เพราะโมเลกุล CH ของมัน₃เอมโอช₃ พวกเขาไม่สามารถสร้างสะพานไฮโดรเจนและสามารถโต้ตอบผ่านกองกำลังไดโพล.

ของไซโคลเฮกเซน

สำหรับไซโคลเฮกเซนมันคือΔH_VAP คือ 358 J / g หรือ 30 kJ / mol ประกอบด้วยวงแหวนหกเหลี่ยมที่มีสูตร C₆H₁₂. โมเลกุลของพวกมันมีปฏิสัมพันธ์โดยการกระจายแรงจากลอนดอนเพราะพวกมันเป็น apolar และขาดโมเมนต์ไดโพล.

โปรดทราบว่าแม้ว่าจะหนักกว่าน้ำ (84g / mol vs 18g / mol) แต่แรงยึดเกาะของมันจะลดลง.

ของน้ำมันเบนซิน

ΔH_VAP ของเบนซีน, วงแหวนหกเหลี่ยมอะโรมาติกกับสูตร C₆H₆, คือ 395 J / g หรือ 30.8 kJ / mol เหมือนไซโคลเฮกเซนมันทำปฏิกิริยาโดยการกระจายแรง แต่มันยังสามารถสร้างไดโพลและย้ายพื้นผิวของวงแหวน (ซึ่งพันธะคู่ของพวกเขาจะถูก delocalised) มากกว่าอื่น ๆ.

สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมการเป็น apolar และไม่หนักมากมีΔH_VAP ค่อนข้างสูง.

จากโทลูอีน

ΔH_VAP โทลูอีนสูงกว่าเบนซีน (33.18 kJ / mol) นี่คือความจริงที่ว่านอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้นกลุ่มเมธิลของมัน -CH₃ พวกเขาร่วมมือกันในช่วงเวลาที่โทลูอีนของโทลูอีน ในทางกลับกันพวกเขาสามารถโต้ตอบโดยกองกำลังกระจาย.

จากเฮกเซน

และในที่สุดΔH_VAP ของเฮกเซนคือ 335 J / g หรือ 28.78 kJ / mol โครงสร้างของมันคือ CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, กล่าวคือเป็นเส้นตรงซึ่งแตกต่างจากไซโคลเฮกเซนซึ่งเป็นหกเหลี่ยม.

แม้ว่ามวลโมเลกุลของพวกมันจะมีความแตกต่างกันน้อยมาก (86g / mol เทียบกับ 84g / mol) แต่โครงสร้างวงจรก็มีอิทธิพลโดยตรงต่อวิธีที่โมเลกุลมีปฏิสัมพันธ์ การเป็นแหวนพลังในการกระจายจึงมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะที่โครงสร้างเชิงเส้นของเฮกเซนพวกมันจะ "หลงทาง" มากกว่า.

ค่าของΔH_VAP สำหรับเฮกเซนพวกมันขัดแย้งกับอะซีโตน โดยหลักการแล้วเฮกเซนเนื่องจากมีจุดเดือดสูงกว่า (81ºC) ควรมีค่าΔH_VAP ใหญ่กว่าอะซิโตนซึ่งเดือดที่56ºC.

ความแตกต่างคืออะซิโตนมี ความจุความร้อน สูงกว่าเฮกเซน ซึ่งหมายความว่าในการให้ความร้อนอะซิโตนหนึ่งกรัมจาก 30 ° C ถึง 56 ° C และระเหยมันต้องใช้ความร้อนมากกว่าที่เคยให้ความร้อนหนึ่งกรัมเฮกเซนจาก 30 ° C ถึงจุดเดือดที่ 68 ° C.

การอ้างอิง

1. TutorVista (2018) Enthalpy ของการกลายเป็นไอ ดึงมาจาก: เคมี.tutorvista.com
2. เคมีเคมี (3 เมษายน 2018) ความร้อนจากการระเหย ดึงมาจาก: chem.libretexts.org
3. Dortmund Data Bank ( N.d. ) ความร้อนมาตรฐานของการระเหยของไซโคลเฮกเซน ดึงมาจาก: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W. E. (2003) การทำลายล้างของการระเหยของสารประกอบอินทรีย์และออร์แกโนเมทัลลิก, 2423-2545. J. Phys. Chem. Ref. Data, Vol. 32, No. 2.
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี (8th ed.) CENGAGE Learning, p 461-464.
6. Khan Academy (2018) ความจุความร้อน, ความร้อนจากการระเหยและความหนาแน่นของน้ำ สืบค้นจาก: www.khanacademy.org