Iztvaikošanas siltums tajā, ko veido ūdens, etanols, acetons, cikloheksāns

The siltuma iztvaikošana vai iztvaikošanas entalpija ir enerģija, kurai šķidrās vielas gramam ir jābūt absorbējošam tās viršanas temperatūrā nemainīgā temperatūrā; tas ir, pabeigt pāreju no šķidrās fāzes uz gāzes fāzi. To parasti izsaka ar vienībām j / g vai cal / g; un kJ / mol, kad mēs runājam par iztvaikošanas molārā entalpiju.

Šī koncepcija ir vairāk ikdienas, nekā šķiet. Piemēram, daudzas mašīnas, piemēram, tvaika vilcieni, darbojas, pateicoties ūdens tvaikiem. Zemes virsmā lielas tvaiku masas var redzēt augšup pa debesīm, tāpat kā zemāk redzamajā attēlā.

Arī sviedru iztvaikošana uz ādas atdziest vai atsvaidzinās kinētiskās enerģijas zuduma dēļ; kas nozīmē temperatūras samazināšanos. Svaiguma sajūta palielinās, kad vējš pūš, jo tas ātrāk noņem sviedru pilienu ūdens tvaiku.

Iztvaikošanas siltums ir atkarīgs ne tikai no vielas daudzuma, bet arī no tā ķīmiskajām īpašībām; jo īpaši molekulārā struktūra un klātbūtne starpmolekulārajai mijiedarbībai.

Indekss

• 1 Ko tas veido??
  • 1.1 Vidējā kinētiskā enerģija
  • 1.2. Tvaika spiediens
• 2 Ūdens iztvaikošanas siltums
• 3 Etanols
• 4 Acetons
• 5 Cikloheksāns
• 6 no benzola
• 7 Toluols
• 8 Heksāns
• 9 Atsauces

Ko tas veido??

Iztvaikošanas siltums (ΔH_vap) ir fizisks mainīgais, kas atspoguļo šķidruma kohēzijas spēkus. Kohēzijas spēki ir tādi, kas satur molekulas (vai atomus) kopā šķidrā fāzē. Gaistošajiem šķidrumiem, piemēram, piemīt vāji kohēzijas spēki; kamēr ūdens ir ļoti spēcīgas.

Kāpēc tas, ka viens šķidrums ir vairāk gaistošs nekā cits, un ka tādēļ nepieciešams vairāk siltuma, lai pilnībā iztvaikotu tās viršanas temperatūrā? Atbilde slēpjas starpmolekulārajās mijiedarbībās vai Van der Waals spēkos.

Atkarībā no vielas molekulārās struktūras un ķīmiskās identitātes tās molekulārās mijiedarbības atšķiras, kā arī tās kohēzijas spēku lielums. Lai to saprastu, dažādas vielas ir jāanalizē ar ΔH_vap atšķiras.

Vidējā kinētiskā enerģija

Kohēzijas spēki šķidrumā nevar būt ļoti spēcīgi, pretējā gadījumā tās molekulas ne vibrē. Šeit "vibrēt" attiecas uz katras molekulas brīvu un nejaušu kustību šķidrumā. Daži aiziet lēnāk vai ātrāk nekā citi; tas ir, ne visiem no tiem ir vienāda kinētiskā enerģija.

Tāpēc runā par a vidējā kinētiskā enerģija visām šķidruma molekulām. Šīs molekulas, kas ir pietiekami ātri, varēs pārvarēt starpmolekulāros spēkus, kas to saglabā šķidrumā, un izbēg uz gāzes fāzi; vēl vairāk, ja tie atrodas uz virsmas.

Kad pirmā M molekula ar augstu kinētisko enerģiju ir izbēgusi, atkal tiek aprēķināta vidējā kinētiskā enerģija..

Kāpēc? Tā kā ātrākas molekulas izplūst gāzes fāzē, lēnākas paliek šķidrumā. Lielāks molekulārais lēnums atbilst dzesēšanai.

Tvaika spiediens

Tā kā M molekulas izplūst gāzes fāzē, tās var atgriezties pie šķidrā sinusa; Tomēr, ja šķidrums ir pakļauts apkārtējai videi, neizbēgami visas molekulas mēdz izkļūt, un ir teikts, ka ir iztvaikojums..

Ja šķidrums tiek turēts hermētiski noslēgtā traukā, var noteikt šķidruma un gāzes līdzsvaru; tas ir, ātrums, ar kādu gāzveida molekulas atstāj, būs tāds pats, ar kādu tās nonāk.

Gāzes molekulu spiediens uz šķidruma virsmu šajā līdzsvarā ir pazīstams kā tvaika spiediens. Ja tvertne ir atvērta, spiediens būs zemāks nekā tas, kas iedarbojas uz slēgtā konteinera šķidrumu.

Jo augstāks tvaika spiediens, jo gaistīgāks šķidrums. Jo vājāki ir tās kohēzijas spēki, jo tie ir nestabilāki. Tāpēc būs nepieciešams mazāk siltuma, lai to iztvaicētu līdz normālai viršanas temperatūrai; tas ir, temperatūra, pie kuras tiek izlīdzināts tvaika spiediens un atmosfēras spiediens, 760 torr vai 1atm.

Ūdens iztvaikošanas siltums

Ūdens molekulas var veidot slavenās ūdeņraža saites: H-O-H-OH₂. Šis īpašais starpmolekulārās mijiedarbības veids, lai gan tas ir vājš, ja tiek ņemtas vērā trīs vai četras molekulas, ir ārkārtīgi spēcīgs, runājot par miljoniem no tiem..

Ūdens iztvaikošanas siltums tās viršanas temperatūrā ir 2260 J / g vai 40,7 kJ / mol. Ko tas nozīmē? Lai iztvaicētu gramu ūdens 100 ° C, 2260 J (vai 40,7 kJ, lai iztvaicētu vienu molu ūdens, tas ir, apmēram 18 g).

Ūdenim cilvēka ķermeņa temperatūrā 37 ° C ir ΔH_vap pārāks Kāpēc? Tā kā, kā teikts tās definīcijā, ūdens ir jāuzkarsē līdz 37 ° C, līdz tas sasniedz savu viršanas temperatūru un pilnībā iztvaiko; tāpēc, AH_vap tas ir lielāks (un tas ir vēl jo vairāk, ja runa ir par aukstumu).

No etanola

ΔH_vap etanola viršanas temperatūrā ir 855 J / g vai 39,3 kJ / mol. Ņemiet vērā, ka tas ir zemāks par ūdeni, jo tā struktūra CH₃CH₂OH, tas tikko var veidot ūdeņraža tiltu. Tomēr tas joprojām ir viens no šķidrumiem ar augstākajiem viršanas punktiem.

No acetona

ΔH_vap acetona saturs ir 521 J / g vai 29,1 kJ / mol. Tā kā tas atspoguļo iztvaikošanas siltumu, tas ir daudz gaistošāks šķidrums nekā ūdens vai etanols, un tāpēc tas vārās zemākā temperatūrā (56 ° C)..

Kāpēc? Tā kā tās CH molekulas₃OCH₃ tie nevar veidot ūdeņraža tiltus un var mijiedarboties tikai ar dipola-dipola spēkiem.

Cikloheksāna

Cikloheksānam, tā ΔH_vap ir 358 J / g vai 30 kJ / mol. Sastāv no sešstūra gredzena ar formulu C₆H₁₂. Viņu molekulas mijiedarbojas ar dispersijas spēkiem no Londonas, jo tās ir apolāri un tām trūkst dipola momenta.

Ņemiet vērā, ka, lai gan tas ir smagāks par ūdeni (84 g / mol vs 18g / mol), tās kohēzijas spēki ir zemāki.

No benzola

ΔH_vap benzola, aromātisks sešstūra gredzens ar formulu C₆H₆, ir 395 J / g vai 30,8 kJ / mol. Tāpat kā cikloheksāns, tas mijiedarbojas ar dispersijas spēkiem; bet tas ir arī spējīgs veidot dipoles un pārvietot gredzenu virsmu (ja to divkāršās saites tiek pārceltas) pār citiem.

Tas izskaidro, kāpēc ir apolārs un nav ļoti smags, un tam ir ΔH_vap salīdzinoši augsts.

No toluola

ΔH_vap toluola daudzums ir pat augstāks nekā benzola (33,18 kJ / mol). Tas ir saistīts ar faktu, ka papildus iepriekš minētajām tā metilgrupām, -CH₃ viņi sadarbojas toluola dipolārā momentā; kā savukārt, tie var mijiedarboties ar dispersijas spēkiem.

No heksāna

Un visbeidzot, ΔH_vap heksāns ir 335 J / g vai 28,78 kJ / mol. Tās struktūra ir CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, tas ir, lineārs, atšķirībā no cikloheksāna, kas ir sešstūris.

Lai gan to molekulmasa atšķiras ļoti maz (86 g / mol pret 84g / mol), cikliskā struktūra tieši ietekmē molekulu mijiedarbības veidu. Dispersijas spēki ir gredzens efektīvāki; tā kā heksāna lineārajā struktūrā tie ir vairāk „neveiksmīgi”;.

ΔH vērtības_vap heksānam, tie ir pretrunā ar acetona iedarbību. Principā heksānam, jo ​​tā viršanas temperatūra ir augstāka (81 ° C), jābūt ΔH_vap lielāks par acetona saturu, kura viršanas temperatūra ir 56 ° C.

Atšķirība ir tā, ka acetonam ir a siltuma jauda augstāks par heksānu. Tas nozīmē, ka, lai karsētu gramu acetona no 30 ° C līdz 56 ° C un to iztvaicētu, tas prasa vairāk siltuma nekā tas, ko izmanto, lai karsētu heksāna gramu no 30 ° C līdz 68 ° C viršanas temperatūrai..

Atsauces

1. TutorVista. (2018). Iztvaikošanas entalpija. Saturs iegūts no: chemistry.tutorvista.com
2. Ķīmija LibreTexts. (2018. gada 3. aprīlis). Iztvaikošanas siltums Saturs iegūts no: chem.libretexts.org
3. Dortmundas datu banka. (s.f.). Cikloheksāna standarta iztvaikošanas siltums. Saturs iegūts no: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W. E. (2003). Organisko un organometālisko savienojumu iztvaicēšanas entalpijas, 1880-2002. J. Phys. Chem. Ref. Data 32, Nr. 2.
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Ķīmija (8. izdevums). CENGAGE Learning, p. 461-464.
6. Khan akadēmija. (2018). Siltuma jauda, ​​iztvaikošanas siltums un ūdens blīvums. Saturs iegūts no: www.khanacademy.org