Biến động là gì?
Sự bay hơi là quá trình chuyển đổi một chất hóa học từ trạng thái lỏng hoặc rắn sang trạng thái khí hoặc hơi. Các thuật ngữ khác được sử dụng để mô tả quá trình tương tự là hóa hơi, chưng cất và thăng hoa.
Một chất thường có thể được tách ra khỏi chất khác bằng cách bay hơi và sau đó có thể được phục hồi bằng cách ngưng tụ hơi.
Chất này có thể được bay hơi nhanh hơn bằng cách làm nóng nó để tăng áp suất hơi hoặc bằng cách loại bỏ hơi bằng cách sử dụng dòng khí trơ hoặc bơm chân không.
Các quy trình gia nhiệt bao gồm sự bay hơi của nước, thủy ngân hoặc asen trichloride để tách các chất này khỏi các yếu tố gây nhiễu.
Phản ứng hóa học đôi khi được sử dụng để tạo ra các sản phẩm dễ bay hơi như giải phóng carbon dioxide từ carbonate, ammonia trong phương pháp Kjeldahl để xác định nitơ và sulfur dioxide trong việc xác định lưu huỳnh trong thép.
Các phương pháp bay hơi thường được đặc trưng bởi sự đơn giản và dễ vận hành, ngoại trừ khi cần nhiệt độ cao hoặc vật liệu có khả năng chống ăn mòn cao (Louis Gordon, 2014).
Hơi hóa hơi
Biết rằng nhiệt độ nước sôi là 100 ° C, bạn có bao giờ tự hỏi tại sao nước mưa lại bay hơi?
Có phải ở 100 ° C? Nếu vậy, tại sao tôi không nóng? Bạn đã bao giờ tự hỏi những gì mang lại mùi thơm đặc trưng của rượu, giấm, gỗ hoặc nhựa? (Áp suất hơi, SF)
Người chịu trách nhiệm cho tất cả điều này là một tính chất được gọi là áp suất hơi, là áp suất gây ra bởi một hơi ở trạng thái cân bằng với pha rắn hoặc lỏng của cùng một chất.
Ngoài ra, áp suất riêng phần của chất trong khí quyển lên chất rắn hoặc chất lỏng (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Áp suất hơi là thước đo xu hướng của vật liệu thay đổi sang trạng thái khí hoặc hơi, nghĩa là đo độ biến động của các chất.
Khi áp suất hơi tăng, khả năng bay hơi của chất lỏng hoặc chất rắn trở nên dễ bay hơi hơn.
Áp suất hơi sẽ tăng theo nhiệt độ. Nhiệt độ tại đó áp suất hơi trên bề mặt chất lỏng bằng với áp suất do môi trường gây ra được gọi là điểm sôi của chất lỏng (Encyclopædia Britannica, 2017).
Áp suất hơi sẽ phụ thuộc vào chất tan hòa tan trong dung dịch (nó là một tính chất chung). Trên bề mặt của dung dịch (giao diện không khí-khí), các phân tử bề ngoài nhất có xu hướng bay hơi, trao đổi giữa các pha và tạo ra áp suất hơi.
Sự có mặt của chất tan làm giảm số lượng phân tử dung môi trong giao diện, làm giảm áp suất hơi.
Sự thay đổi áp suất hơi có thể được tính theo Định luật Raoult cho các chất hòa tan không bay hơi, được đưa ra bởi:
Trong đó X2 là phần mol của dung môi. Nếu chúng ta nhân cả hai vế của phương trình với P ° thì nó vẫn còn:
Thay thế (1) trong (3) là:
(4)
Đây là biến thể của áp suất hơi khi hòa tan chất tan (Jim Clark, 2017).
Phân tích trọng lượng
Phân tích trọng lực là một lớp các kỹ thuật phòng thí nghiệm được sử dụng để xác định khối lượng hoặc nồng độ của một chất bằng cách đo sự thay đổi khối lượng.
Hóa chất chúng tôi đang cố gắng định lượng đôi khi được gọi là chất phân tích. Chúng tôi có thể sử dụng phân tích trọng lực để trả lời các câu hỏi như:
- Nồng độ của chất phân tích trong dung dịch là gì?
- Làm thế nào tinh khiết là mẫu của chúng tôi? Mẫu ở đây có thể là một chất rắn hoặc trong dung dịch.
Có hai loại phân tích trọng lực phổ biến. Cả hai đều liên quan đến việc thay đổi pha của chất phân tích để tách nó khỏi phần còn lại của hỗn hợp, dẫn đến thay đổi khối lượng.
Một trong những phương pháp này là trọng lượng kết tủa, nhưng phương pháp thực sự khiến chúng ta quan tâm là trọng lực bay hơi.
Trọng lượng bay hơi dựa trên sự phân hủy nhiệt hoặc hóa học của mẫu và đo lường sự thay đổi kết quả trong khối lượng của nó.
Ngoài ra, chúng ta có thể bẫy và cân một sản phẩm phân hủy dễ bay hơi. Bởi vì việc phát hành một loài dễ bay hơi là một phần thiết yếu của các phương pháp này, chúng tôi phân loại chúng theo phương pháp phân tích bay hơi trọng lực (Harvey, 2016).
Các vấn đề của phân tích trọng lực chỉ đơn giản là các vấn đề cân bằng hóa học với một vài bước bổ sung.
Để thực hiện bất kỳ phép tính cân bằng hóa học nào, chúng ta cần các hệ số của phương trình hóa học cân bằng.
Ví dụ: nếu một mẫu chứa tạp chất bari clorua dihydrat (BaCl 2 ● H 2 O), lượng tạp chất có thể thu được bằng cách đun nóng mẫu để làm bay hơi nước.
Sự khác biệt về khối lượng giữa mẫu ban đầu và mẫu được gia nhiệt sẽ cho chúng ta, tính bằng gam, lượng nước có trong bari clorua.
Với phép tính cân bằng hóa học đơn giản, lượng tạp chất trong mẫu sẽ thu được (Khan, 2009).
Chưng cất phân đoạn
Chưng cất phân đoạn là một quá trình trong đó các thành phần của hỗn hợp lỏng được tách thành các phần khác nhau (được gọi là phân số) theo các điểm sôi khác nhau của chúng.
Sự khác biệt về độ bay hơi của các hợp chất của hỗn hợp đóng vai trò cơ bản trong sự phân tách của chúng.
Chưng cất phân đoạn được sử dụng để tinh chế các sản phẩm hóa học và cũng để tách các hỗn hợp để thu được các thành phần của chúng. Nó được sử dụng như một kỹ thuật phòng thí nghiệm và trong công nghiệp, nơi quá trình này có tầm quan trọng thương mại lớn.
Hơi của dung dịch sôi được truyền dọc theo cột cao, được gọi là cột phân đoạn.
Cột được đóng gói bằng hạt nhựa hoặc thủy tinh để cải thiện sự phân tách cung cấp thêm diện tích bề mặt để ngưng tụ và bay hơi.
Nhiệt độ của cột giảm dần dọc theo chiều dài của nó. Các thành phần có độ ngưng tụ điểm sôi cao hơn trong cột và trở về dung dịch.
Các thành phần có điểm sôi thấp hơn (dễ bay hơi hơn) đi qua cột và được thu thập gần đỉnh.
Về mặt lý thuyết, có nhiều hạt hoặc tấm giúp cải thiện sự phân tách, nhưng việc bổ sung các tấm cũng làm tăng thời gian và năng lượng cần thiết để hoàn thành quá trình chưng cất (Helmenstine, 2016).
