Den forflygtigelse er processen med at konvertere en kemisk et flydende eller fast til gas eller damp tilstand. Andre udtryk, der bruges til at beskrive den samme proces, er fordampning, destillation og sublimering.
Et stof kan ofte adskilles fra et andet ved flygtighed og kan derefter udvindes ved dampkondensation.
Stoffet kan hurtigere blive flygtet ved enten at opvarme det for at øge dets damptryk eller ved at fjerne dampen ved hjælp af en inert gasstrøm eller en vakuumpumpe.
Opvarmningsprocedurer inkluderer flygtning af vand, kviksølv eller arsenisk trichlorid for at adskille disse stoffer fra interfererende elementer.
Kemiske reaktioner anvendes undertiden til at fremstille flygtige produkter som ved frigivelse af kuldioxid fra carbonater, ammoniak i Kjeldahl-metoden til bestemmelse af nitrogen og svovldioxid til bestemmelse af svovl i stål.
Flygtningsmetoderne er generelt kendetegnet ved stor enkelhed og let betjening, undtagen når høje temperaturer eller materialer, der er meget modstandsdygtige mod korrosion, er nødvendige (Louis Gordon, 2014).
Damptrykfordampning
Når du kender til, at den kogende temperatur på vandet er 100 ° C, har du nogensinde spekuleret på, hvorfor regnvand fordamper?
Er det 100 ° C? I så fald, hvorfor bliver jeg ikke varm? Har du nogensinde spekuleret på, hvad der giver den karakteristiske aroma til alkohol, eddike, træ eller plast? (Damptryk, SF)
Ansvarlig for alt dette er en egenskab kendt som damptryk, som er det tryk, der udøves af en damp i ligevægt med den faste eller flydende fase af det samme stof.
Også det partielle tryk af stoffet i atmosfæren på det faste stof eller væske (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Damptryk er et mål på tendensen for et materiale til at skifte til gasformig eller damptilstand, det vil sige et mål for stoffernes flygtighed.
Når damptrykket stiger, jo større er væskens eller det faste stofs evne til at fordampe, hvilket er mere flygtigt.
Damptrykket stiger med temperaturen. Den temperatur, hvormed damptrykket på en væskes overflade er lig med det tryk, der udøves af omgivelserne, kaldes væskens kogepunkt (Encyclopædia Britannica, 2017).
Damptrykket afhænger af det opløste stof i opløsningen (det er en colligativ egenskab). På overfladen af opløsningen (luft-gas-grænseflade) har de mest overfladiske molekyler en tendens til at fordampe og udveksles mellem faser og generere et damptryk.
Tilstedeværelsen af opløst stof reducerer antallet af opløsningsmiddelmolekyler ved grænsefladen og reducerer damptrykket.
Figur 1: formindskelse af damptryk, når der er opløst opløsning.
Ændringen i damptryk kan beregnes med Raoults lov for ikke-flygtige opløsninger, der er givet ved:
Hvor X2 er molfraktionen af opløsningsmidlet. Hvis vi multiplicerer begge sider af ligningen med P °, forbliver det:
Ved at erstatte (1) i (3) er:
(4)
Dette er variationen i damptryk, når et opløst stof opløses (Jim Clark, 2017).
Gravimetrisk analyse
Gravimetrisk analyse er en klasse laboratorieteknikker, der bruges til at bestemme massens eller koncentrationen af et stof ved at måle en ændring i masse.
Det kemikalie, vi forsøger at kvantificere, kaldes undertiden analytten. Vi kunne bruge gravimetrisk analyse til at besvare spørgsmål såsom:
- Hvad er koncentrationen af analytten i en opløsning?
- Hvor ren er vores prøve? Prøven her kan være en fast eller i opløsning.
Der er to almindelige typer gravimetrisk analyse. Begge involverer ændring af analytfasen for at adskille den fra resten af en blanding, hvilket resulterer i en ændring i masse.
En af disse metoder er nedbørsgravmetri, men den, der virkelig interesserer os er forflytningstyngdimetri.
Flygtningstyngmetri er baseret på termisk eller kemisk nedbrydning af prøven og måling af den resulterende ændring i dens masse.
Alternativt kan vi fange og veje et flygtigt nedbrydningsprodukt. Da frigivelse af en flygtig art er en væsentlig del af disse metoder, klassificerer vi dem samlet som gravimetriske analysemetoder for flygtning (Harvey, 2016).
Gravimetriske analyseproblemer er simpelthen støkiometriproblemer med et par ekstra trin.
For at udføre enhver støkiometrisk beregning har vi brug for koefficienterne for den afbalancerede kemiske ligning.
For eksempel, hvis en prøve indeholder bariumchloriddihydrat (BaCh 2 H 2 O) urenheder, mængden af urenheder kan opnås ved opvarmning af prøven til at fordampe vandet.
Forskellen i masse mellem den oprindelige prøve og den opvarmede prøve giver os i gram mængden af vand indeholdt i bariumchlorid.
Med en simpel støkiometrisk beregning opnås mængden af urenheder i prøven (Khan, 2009).
Fraktioneret destillation
Fraktioneret destillation er en proces, hvorved komponenterne i en flydende blanding adskilles i forskellige dele (kaldet fraktioner) i henhold til deres forskellige kogepunkter.
Forskellen i flygtighed af forbindelserne i blandingen spiller en grundlæggende rolle i deres adskillelse.
Fraktioneret destillation bruges til at rense kemikalier og også til at adskille blandinger for at få deres komponenter. Det bruges som laboratorieteknik og i industrien, hvor processen er af stor kommerciel betydning.
Dampe fra en kogende opløsning ledes gennem en høj søjle, kaldet en fraktioneringskolonne.
Søjlen er pakket med plast- eller glasperler for at forbedre adskillelsen ved at tilvejebringe mere overfladeareal til kondens og fordampning.
Figur 2: opsætning af fraktioneret destillation i laboratoriet.
Kolonnens temperatur falder gradvist langs dens længde. Komponenter med et højere kogepunkt kondenseres på søjlen og vender tilbage til opløsning.
Komponenter med lavere kogepunkter (mere flygtige) passerer gennem søjlen og opsamles nær toppen.
Teoretisk forbedrer adskillelse af flere perler eller plader, men tilføjelse af plader øger også den tid og energi, der kræves for at gennemføre en destillation (Helmenstine, 2016).
Referencer
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 16. maj). Definition af damptryk. Gendannes fra thoughtco.com.
- Encyclopædia Britannica. (2017, 10. februar). Damptryk. Gendannes fra britannica.com.
- Harvey, D. (2016, 25. marts). Volatilisering Gravimetry. Gendannes fra chem.libretexts.
- Helmenstine, AM (2016, 8. november). Fraktioneret destillation Definition og eksempler. Gendannes fra thoughtco.com.
- Jim Clark, IL (2017, 3. marts). Raoults lov. Gendannes fra chem.libretexts.
- Khan, S. (2009, 27. august). Introduktion til gravimetrisk analyse: Flygtighedsgravimetri. Gendannes fra khanacademy.
- Louis Gordon, RW (2014). Gendannes fra accessscience.com.
- Damptryk. (SF). Gendannes fra chem.purdue.edu.