- Ångtryck koncept
- Ångtryck och intermolekylära krafter
- Avdunstning och flyktighet
- Termodynamisk jämvikt
- Exempel på ångtryck
- Lösta övningar
- Övning 1
- Övning 2
- referenser
Den ångtrycket är en som upplever ytan av en flytande eller fast, som en produkt av en termodynamisk jämvikt av partiklarna i ett slutet system. Ett slutet system förstås som en behållare, behållare eller flaska som inte utsätts för luft och atmosfärstryck.
Därför utövar all vätska eller fast substans i en behållare ett ångtryck som är karakteristiskt och karakteristiskt för deras kemiska natur. En oöppnad flaska vatten är i jämvikt med vattenånga, som "tämpar" vätskans yta och flaskans innerväggar.
Kolsyrade drycker illustrerar konceptet med ångtryck. Källa: Pixabay.
Så länge temperaturen förblir konstant kommer det inte att finnas någon variation i mängden vattenånga som finns i flaskan. Men om det ökar kommer det en punkt där tryck skapas så att det kan skjuta upp locket; som händer när du medvetet försöker fylla och stänga en flaska med kokande vatten.
Kolsyrade drycker är å andra sidan ett mer uppenbart (och säkrare) exempel på vad som menas med ångtryck. När den upptäcks avbryts gas-vätskebalansen inuti, vilket släpper ut ångan på utsidan i ett ljud som liknar en väsen. Detta skulle inte hända om dess ångtryck var lägre eller försumbar.
Ångtryck koncept
Ångtryck och intermolekylära krafter
Att ta bort flera kolsyrade drycker, under samma förhållanden, ger en kvalitativ uppfattning om vilka som har högre ångtryck, beroende på intensiteten på det ljud som släpps ut.
En flaska eter skulle också bete sig på samma sätt; inte så en av olja, honung, sirap eller en massa malet kaffe. De skulle inte göra något märkbart ljud om de inte släpper ut gaser från sönderdelning.
Detta beror på att deras ångtryck är lägre eller försumbar. Det som rymmer från flaskan är molekyler i gasfasen, som först måste övervinna krafterna som håller dem "instängda" eller sammanhängande i vätskan eller fast material; det vill säga de måste övervinna de intermolekylära krafterna eller interaktioner som utövas av molekylerna i deras miljö.
Om det inte fanns några sådana interaktioner, skulle det inte ens vara en vätska eller ett fast ämne som skulle omslutas inuti flaskan. Därför, desto svagare intermolekylära interaktioner, desto mer troligt är molekylerna att lämna den oroliga vätskan, eller de ordnade eller amorfa strukturerna i det fasta ämnet.
Detta gäller inte bara rena ämnen eller föreningar, utan också blandningar, där de redan nämnda drycker och sprit kommer in. Således är det möjligt att förutsäga vilken flaska som har högre ångtryck med kännedom om sammansättningen av dess innehåll.
Avdunstning och flyktighet
Vätskan eller det fasta ämnet inuti flaskan, förutsatt att det inte är avslutat, förångas kontinuerligt; det vill säga molekylerna på dess yta flyr ut i gasfasen, som är spridd i luften och dess strömmar. Det är därför vattnet slutar avdunsta helt om flaskan inte är stängd eller krukan täcks.
Men detsamma händer inte med andra vätskor, och mycket mindre när det gäller fasta ämnen. Ångtrycket för det senare är vanligtvis så löjligt att det kan ta miljoner år innan en minskning i storlek uppfattas; förutsatt att de inte har rostat, eroderats eller sönderdelats under den tiden.
En substans eller en förening sägs sedan vara flyktig om det förångas snabbt vid rumstemperatur. Observera att flyktighet är ett kvalitativt koncept: det är inte kvantifierat utan är produkten för att jämföra avdunstning mellan olika vätskor och fasta ämnen. De som förångas snabbare kommer att anses vara mer flyktiga.
Å andra sidan är ångtrycket mätbart och samlar i sig det som förstås av indunstning, kokning och flyktighet.
Termodynamisk jämvikt
Molekyler i gasfasen kolliderar med ytan på vätskan eller det fasta ämnet. På så sätt kan de andra, mer kondenserade molekylernas intermolekylära krafter stoppa och hålla dem, och därmed förhindra dem från att fly ut igen som ånga. I processen lyckas emellertid andra molekyler på ytan fly, integrera ångan.
Om flaskan är stängd kommer det en tid då antalet molekyler som kommer in i vätskan eller fastämnet kommer att vara lika med de som lämnar dem. Så vi har en jämvikt, som beror på temperaturen. Om temperaturen ökar eller sjunker förändras ångtrycket.
Ju högre temperatur, desto högre ångtryck, eftersom vätskorna eller det fasta ämnets molekyler kommer att ha mer energi och lättare kan komma ut. Men om temperaturen förblir konstant, kommer jämvikt att återupprättas; ångtrycket slutar öka.
Exempel på ångtryck
Anta att du har n-butan, CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 , och koldioxid, CO 2 , i två separata behållare. Vid 20 ° C mättes deras ångtryck. Ångtrycket för n-butan är ungefär 2,17 atm, medan det för koldioxid är 56,25 atm.
Ångtryck kan också mätas i enheter av Pa, bar, torr, mmHg och andra. CO 2 har ett ångtryck nästan 30 gånger högre än det för n-butan, så vid första anblicken måste behållaren vara mer motståndskraftig för att kunna lagra den; och om den har sprickor kommer den att skjuta med större våld runt omgivningen.
Denna CO 2 återfinns upplöst i kolsyrade drycker, men i tillräckligt små mängder så att flaskorna eller burkarna inte springer ut, utan bara ger ett ljud.
Å andra sidan har vi dietyleter, CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 eller Et 2 är O, vars ångtryck vid 20 ° C 0,49 atm. En behållare av denna eter när den är täckt kommer att låta liknande den för en läsk. Dess ångtryck är nästan 5 gånger lägre än för n-butan, så i teorin kommer det att vara säkrare att hantera en flaska dietyleter än en flaska n-butan.
Lösta övningar
Övning 1
Vilken av följande två föreningar förväntas ha ett ångtryck större än 25 ° C? Dietyleter eller etylalkohol?
Strukturformeln för dietyleter är CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , och den för etylalkohol, CH 3 CH 2 OH. I princip har dietyleter en högre molekylmassa, den är större, så man kan tro att dess ångtryck är lägre eftersom dess molekyler är tyngre. Det motsatta är dock sant: dietyleter är mer flyktig än etylalkohol.
Detta beror på att CH 3 CH 2 OH- molekyler , såsom CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , samverkar genom dipol-dipol krafter. Men till skillnad från dietyleter, är etylalkohol kan bilda vätebindningar, vilka kännetecknas av att vara särskilt starka och riktnings dipoler: CH 3 CH 2 HO-HOCH 2 CH 3 .
Följaktligen är ångtrycket för etylalkohol (0,098 atm) lägre än för dietyleter (0,664 atm) även om dess molekyler är lättare.
Övning 2
Vilket av följande två fasta ämnen tros ha det högsta ångtrycket vid 25 ° C? Naftalen eller jod?
Naftalenmolekylen är bicyklisk med två aromatiska ringar och en kokpunkt 218 ° C. För sin del är jod linjära och homonuclear, jag två eller II, som har en kokpunkt av 184 ° C. Enbart dessa egenskaper rankar jod som möjligen det fasta med det högsta ångtrycket (det kokar vid den lägsta temperaturen).
Båda molekylerna, naftalen och jod, är apolära, så de interagerar genom Londons spridningskrafter.
Naftalen har en högre molekylmassa än jod, och därför är det förståeligt att anta att dess molekyler har svårare tid att lämna det svarta, doftande, tjära fastämnet; medan det för jod blir lättare att undkomma de mörklila kristallerna.
Enligt data från Pubchem är ångtrycket vid 25 ° C för naftalen och jod: 0,085 mmHg respektive 0,233 mmHg. Därför har jod ett ångtryck som är 3 gånger högre än naftalen.
referenser
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
- Ångtryck. Återställd från: chem.purdue.edu
- Wikipedia. (2019). Ångtryck. Återställd från: en.wikipedia.org
- Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (3 april, 2019). Ångtryck. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
- Nichole Miller. (2019). Ångtryck: Definition, ekvation och exempel. Studie. Återställd från: study.com