Den förflyktigande är processen att omvandla en kemikalie ett flytande eller fast till ett gasformigt tillstånd eller ångtillstånd. Andra termer som används för att beskriva samma process är förångning, destillation och sublimering.
En substans kan ofta separeras från en annan genom förångning och kan sedan återvinnas genom ångkondensation.
Ämnet kan snabbare förångas genom att antingen värma det för att öka dess ångtryck eller genom att avlägsna ångan med hjälp av en inert gasström eller en vakuumpump.
Uppvärmningsförfaranden inkluderar förångning av vatten, kvicksilver eller arseniktriklorid för att separera dessa ämnen från störande element.
Kemiska reaktioner används ibland för att producera flyktiga produkter som vid frisättning av koldioxid från karbonater, ammoniak enligt Kjeldahl-metoden för bestämning av kväve och svaveldioxid vid bestämning av svavel i stål.
Flyktighetsmetoderna kännetecknas vanligtvis av stor enkelhet och enkel drift, utom när höga temperaturer eller material som är mycket motståndskraftiga mot korrosion behövs (Louis Gordon, 2014).
Förångning av ångtryck
När du vet att vattenens koktemperatur är 100 ° C, har du någonsin undrat varför regnvatten avdunstar?
Är det 100 ° C? Om så är fallet, varför blir jag inte varm? Har du någonsin undrat vad som ger den karakteristiska aromen till alkohol, vinäger, trä eller plast? (Vapor Pressure, SF)
Ansvarig för allt detta är en egenskap som kallas ångtryck, vilket är trycket som utövas av en ånga i jämvikt med den fasta eller flytande fasen av samma ämne.
Även ämnets partiella tryck i atmosfären på det fasta eller flytande (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Ångtryck är ett mått på ett materials tendens att ändra sig till gasformigt eller ångtillstånd, det vill säga ett mått på ämnets flyktighet.
När ångtrycket ökar, desto större är vätskans eller det fasta ämnets förmåga att förångas, vilket blir mer flyktigt.
Ångtrycket kommer att öka med temperaturen. Temperaturen vid vilken ångtrycket på vätskans yta är lika med det tryck som utövas av miljön kallas vätskans kokpunkt (Encyclopædia Britannica, 2017).
Ångtrycket beror på det lösta ämnet som löses i lösningen (det är en koligativ egenskap). På lösningens yta (luft-gas-gränssnitt) tenderar de mest ytliga molekylerna att avdunsta, utbyta mellan faser och generera ett ångtryck.
Närvaron av löst ämne minskar antalet lösningsmedelsmolekyler vid gränssnittet och reducerar ångtrycket.
Figur 1: minskning av ångtrycket när du har ett upplöst lösta ämne.
Förändringen i ångtrycket kan beräknas med Raoults lag för icke-flyktiga lösta ämnen som ges av:
Där X2 är molfraktionen av lösningsmedlet. Om vi multiplicerar båda sidorna av ekvationen med P ° kvarstår det:
Att ersätta (1) i (3) är:
(4)
Detta är variationen i ångtryck när ett löst ämne upplöses (Jim Clark, 2017).
Gravimetrisk analys
Gravimetrisk analys är en klass av laboratorietekniker som används för att bestämma massans eller koncentrationen av ett ämne genom att mäta en massförändring.
Kemikalien vi försöker kvantifiera kallas ibland analyt. Vi kan använda gravimetrisk analys för att svara på frågor som:
- Vilken är koncentrationen av analyt i en lösning?
- Hur rent är vårt prov? Provet här kan vara en fast eller i lösning.
Det finns två vanliga typer av gravimetrisk analys. Båda involverar att byta analytens fas för att separera den från resten av en blandning, vilket resulterar i en massförändring.
En av dessa metoder är nederbörds gravimetri, men den som verkligen intresserar oss är volatilisering gravimetri.
Volatilization gravimetry är baserat på termiskt eller kemiskt sönderdelning av provet och mätning av den resulterande förändringen i dess massa.
Alternativt kan vi fånga och väga en flyktig nedbrytningsprodukt. Eftersom frisläppandet av en flyktig art är en väsentlig del av dessa metoder klassificerar vi dem kollektivt som gravimetriska analysmetoder för volatilisering (Harvey, 2016).
Gravimetriska analysproblem är helt enkelt stökiometriproblem med några extra steg.
För att utföra någon stökiometrisk beräkning behöver vi koefficienterna för den balanserade kemiska ekvationen.
Till exempel, om ett prov innehåller bariumklorid dihydrat (BaCl 2 H 2 O) föroreningar, varvid mängden föroreningar kan erhållas genom upphettning av provet för att förånga vattnet.
Skillnaden i massa mellan det ursprungliga provet och det uppvärmda provet ger oss, i gram, mängden vatten som finns i bariumkloriden.
Med en enkel stökiometrisk beräkning kommer mängden föroreningar i provet att erhållas (Khan, 2009).
Fraktionerad destillation
Fraktionerad destillation är en process genom vilken komponenterna i en vätskeblandning separeras i olika delar (kallas fraktioner) beroende på deras olika kokpunkter.
Skillnaden i flyktighet hos föreningarna i blandningen spelar en grundläggande roll i deras separering.
Fraktionerad destillation används för att rena kemikalier och också för att separera blandningar för att erhålla deras komponenter. Det används som laboratorieteknik och inom industrin, där processen är av stor kommersiell betydelse.
Ångor från en kokande lösning passeras genom en hög kolonn, kallad en fraktioneringskolonn.
Kolonnen är packad med plast- eller glaspärlor för att förbättra separeringen genom att ge mer ytarea för kondensation och indunstning.
Bild 2: inställning för fraktionerad destillation i laboratoriet.
Kolonnens temperatur sjunker gradvis längs dess längd. Komponenter med högre kokpunkt kondenseras på kolonnen och återgår till lösning.
Komponenter med lägre kokpunkter (mer flyktiga) passerar genom kolonnen och samlas nära toppen.
Teoretiskt, att ha fler pärlor eller plattor förbättrar separationen, men att lägga till plattor ökar också tiden och energin som krävs för att slutföra en destillation (Helmenstine, 2016).
referenser
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 16 maj). Ångtryck Definition. Återställdes från thoughtco.com.
- Encyclopædia Britannica. (2017, 10 februari). Ångtryck. Återställs från britannica.com.
- Harvey, D. (2016, 25 mars). Volatilization Gravimetry. Återställdes från chem.libretexts.
- Helmenstine, AM (2016, 8 november). Fraktionerad destillation Definition och exempel. Återställdes från thoughtco.com.
- Jim Clark, IL (2017, 3 mars). Raoults lag. Återställdes från chem.libretexts.
- Khan, S. (2009, 27 augusti). Introduktion till gravimetrisk analys: Volatilization gravimetry. Återställd från khanacademy.
- Louis Gordon, RW (2014). Återställs från accessscience.com.
- Ångtryck. (SF). Återställdes från chem.purdue.edu.