Zdieľam:
Čo je to volatilizácia?
odparovanie Je to proces premeny chemickej látky z kvapalného alebo pevného stavu na plynný alebo parný stav. Ďalšími termínmi používanými na opis rovnakého procesu sú odparovanie, destilácia a sublimácia.
Látka môže byť často oddelená od inej prchavosťou a potom môže byť získaná kondenzáciou pary.
Látka môže byť odparená rýchlejšie buď zahrievaním na zvýšenie tlaku pary alebo odstránením pary pomocou prúdu inertného plynu alebo vákuovej pumpy.
Postupy zahrievania zahŕňajú odparovanie vody, ortuti alebo chloridu arzenitého na oddelenie týchto látok od interferujúcich prvkov.
Niekedy sa chemické reakcie používajú na výrobu prchavých produktov, ako je uvoľňovanie oxidu uhličitého z uhličitanov, amoniak v Kjeldahlovej metóde na stanovenie dusíka a oxidu siričitého pri stanovení síry v oceli..
Metódy odparovania sa všeobecne vyznačujú veľkou jednoduchosťou a jednoduchosťou ovládania, okrem prípadov, keď sú potrebné vysoké teploty alebo materiály vysoko odolné voči korózii (Louis Gordon, 2014)..
Odparovanie tlaku pár
Vedeli ste, že teplota varu vody je 100 ° C, premýšľali ste niekedy, prečo sa dažďová voda odparuje?
Je to pri 100 ° C? Ak áno, prečo nie som horúci? Premýšľali ste niekedy, čo dáva charakteristickú arómu alkoholu, octu, dreva alebo plastu? (Vapor Pressure, S.F.)
Za všetko toto zodpovedá vlastnosť známa ako tlak pary, čo je tlak vyvíjaný parou v rovnováhe s pevnou alebo kvapalnou fázou tej istej látky..
Tiež parciálny tlak látky v atmosfére na pevnú látku alebo kvapalinu (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Tlak pary je mierou tendencie materiálu meniť sa na plynný alebo parný stav, to znamená meradlo prchavosti látok..
Ako sa tlak pary zvyšuje, kapacita kvapaliny alebo pevnej látky odpariť sa stane prchavejšou.
Tlak pary sa zvýši s teplotou. Teplota, pri ktorej sa tlak pary na povrchu kvapaliny rovná tlaku vyvíjanému prostredím, sa nazýva bod varu kvapaliny (Encyclopædia Britannica, 2017).
Tlak pary bude závisieť od rozpustenej látky v roztoku (ide o koligatívnu vlastnosť). Na povrchu roztoku (rozhranie vzduch-plyn) má väčšina povrchových molekúl tendenciu sa odparovať, vymieňať medzi fázami a vytvárať tlak pary..
Prítomnosť rozpustenej látky znižuje počet molekúl rozpúšťadla v rozhraní a znižuje tlak pary.
Zmena tlaku pary sa môže vypočítať pomocou Raoultovho zákona pre neprchavé rozpúšťadlá, ktoré sú dané:
Kde P1 je tlak pary po pridaní rozpustenej látky, x1 je molárny podiel uvedenej rozpustenej látky a P ° je tlak pár čistého rozpúšťadla. Ak máme súčet molárnych frakcií rozpustenej látky a rozpúšťadlo sa rovná 1, potom máme:
Kde X2 je molárny zlomok rozpúšťadla. Ak vynásobíme obidve strany rovnice P °, potom zostáva:
Nahradenie (1) v (3) je:
(4)
Toto je zmena tlaku pary pri rozpúšťaní rozpustenej látky (Jim Clark, 2017).
Gravimetrická analýza
Gravimetrická analýza je triedou laboratórnych techník používaných na stanovenie hmotnosti alebo koncentrácie látky meraním zmeny hmotnosti.
Chemikália, ktorú sa snažíme kvantifikovať, sa niekedy nazýva analyt. Na zodpovedanie otázok, ako napríklad:
- Aká je koncentrácia analytu v roztoku?
- Ako čistá je naša vzorka? Vzorka tu môže byť tuhá alebo v roztoku.
Existujú dva bežné typy gravimetrických analýz. Obidve zahŕňajú zmenu fázy analytu, aby sa oddelil od zvyšku zmesi, čo má za následok zmenu hmotnosti.
Jednou z týchto metód je zrážková gravimetria, ale tá, ktorá nás skutočne zaujíma, je volatilita gravimetrie.
Prchavá gravimetria je založená na tepelnom alebo chemickom rozklade vzorky a meraní výslednej zmeny jej hmotnosti.
Alternatívne môžeme zachytiť a odvážiť produkt prchavého rozkladu. Pretože uvoľňovanie prchavých látok je nevyhnutnou súčasťou týchto metód, klasifikujeme ich spoločne ako gravimetrické metódy analýzy volatility (Harvey, 2016).
Problémy gravimetrickej analýzy sú jednoducho stechiometrické problémy s niekoľkými ďalšími krokmi.
Na vykonanie stechiometrického výpočtu potrebujeme koeficienty vyváženej chemickej rovnice.
Napríklad, ak vzorka obsahuje nečistoty dihydrátu chloridu bárnatého (BaCl2● H2O), množstvo nečistôt sa môže získať zahriatím vzorky na odparenie vody.
Rozdiel v hmotnosti medzi pôvodnou vzorkou a zahriatou vzorkou nám poskytne v gramoch množstvo vody obsiahnuté v chloridu bárnatom.
S jednoduchým stechiometrickým výpočtom sa získa množstvo nečistôt vo vzorke (Khan, 2009).
Frakčná destilácia
Frakčná destilácia je proces, pri ktorom sú zložky kvapalnej zmesi rozdelené na rôzne časti (nazývané frakcie) podľa ich rôznych teplôt varu..
Rozdiel prchavosti zlúčenín zmesi zohráva zásadnú úlohu pri ich separácii.
Frakčná destilácia sa používa na čistenie chemických produktov a tiež na separáciu zmesí na získanie ich zložiek. Používa sa ako laboratórna technika av priemysle, kde má tento proces veľký komerčný význam.
Výpary vriaceho roztoku prechádzajú pozdĺž vysokého stĺpca, nazývaného frakcionačná kolóna.
Kolóna je naplnená plastovými alebo sklenenými guľôčkami, aby sa zlepšila separácia poskytujúca väčší povrch pre kondenzáciu a odparovanie.
Teplota kolóny sa postupne znižuje pozdĺž svojej dĺžky. Zložky s vyššou teplotou varu kondenzujú v kolóne a vracajú sa do roztoku.
Zložky s nižšími (prchavejšími) bodmi varu prechádzajú kolónou a zbierajú sa v blízkosti vrchu.
Teoreticky, mať viac guľôčok alebo platní zlepšuje separáciu, ale pridanie platní tiež zvyšuje čas a energiu potrebnú na dokončenie destilácie (Helmenstine, 2016).
referencie
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 16. máj). Definícia tlaku pary. Zdroj: thinkco.com.
- Encyclopædia Britannica. (2017, 10. február). Tlak pár. Získané z britannica.com.
- Harvey, D. (2016, 25. marca). Volatilizácia Gravimetria. Získané z chem.libretextov.
- Helmenstine, A. M. (2016, 8. november). Definícia a príklady frakčnej destilácie. Zdroj: thinkco.com.
- Jim Clark, I. L. (2017, 3. marca). Raoultov zákon. Obnovené dechem.libretexts.
- Khan, S. (2009, 27. august). Úvod do gravimetrickej analýzy: Volatilizačná gravimetria. Získané z khanacademy.
- Louis Gordon, R. W. (2014). Zdroj: accessscience.com.
- Tlak pár. (S.F.). Zdroj: chem.purdue.edu.