حرارة التبخير في مكونه ، الماء ، الإيثانول ، الأسيتون ، سيكلو هكسان

ال تبخير الحرارة أو المحتوى الحراري للتبخير هو الطاقة التي يجب على غرام المادة السائلة امتصاصها عند نقطة الغليان عند درجة حرارة ثابتة ؛ وهذا هو ، أكمل الانتقال من المرحلة السائلة إلى مرحلة الغاز. يتم التعبير عنها عادة بوحدات j / g أو cal / g ؛ وفي kJ / mol ، عندما نتحدث عن المحتوى الحراري المولي للتبخير.

هذا المفهوم هو كل يوم أكثر مما يبدو. على سبيل المثال ، تعمل العديد من الآلات ، مثل القطارات البخارية ، بفضل الطاقة المنبعثة من بخار الماء. على سطح الأرض ، يمكن رؤية كتل كبيرة من البخار تتجه نحو السماء ، مثل تلك الموجودة في الصورة أدناه.

أيضا ، تبخير العرق على الجلد يبرد أو ينتعش بسبب فقدان الطاقة الحركية ؛ مما يترجم إلى انخفاض في درجة الحرارة. يزيد الإحساس بالانتعاش عندما يهب النسيم ، لأنه يزيل بسرعة أكبر بخار الماء في قطرات العرق..

لا تعتمد حرارة التبخير فقط على كمية المادة ، ولكن على خواصها الكيميائية ؛ خاصة التركيب الجزيئي ونوع التفاعلات بين الجزيئات.

مؤشر

• 1 ماذا تتكون؟?
  • 1.1 متوسط ​​الطاقة الحركية
  • 1.2 ضغط البخار
• 2 حرارة تبخير الماء
• 3 الايثانول
• 4 الأسيتون
• 5 سيكلوهكسان
• 6 من البنزين
• 7 التولوين
• 8 الهكسين
• 9 المراجع

ماذا تتكون؟?

حرارة التبخير (ΔH_VAP) هو متغير فيزيائي يعكس قوى تماسك السائل. تُفهم قوى التماسك على أنها تلك التي تجمع الجزيئات (أو الذرات) معًا في الطور السائل. للسوائل المتطايرة ، على سبيل المثال ، قوى تماسك ضعيفة ؛ في حين أن تلك المياه قوية جدا.

لماذا حقيقة أن سائل ما أكثر تقلبًا من سائل آخر ، ولهذا السبب ، يحتاج إلى مزيد من الحرارة حتى يتبخر تمامًا عند نقطة الغليان؟ تكمن الإجابة في التفاعلات بين الجزيئات أو قوى فان دير فال.

اعتمادا على التركيب الجزيئي والهوية الكيميائية للمادة ، تختلف تفاعلاتها بين الجزيئات ، وكذلك حجم قوى التماسك. لفهم ذلك ، يجب تحليل المواد المختلفة باستخدام ΔH_VAP مختلف.

متوسط ​​الطاقة الحركية

لا يمكن أن تكون قوى التماسك داخل السائل قوية للغاية ، وإلا فإن جزيئاتها لن تهتز. هنا ، يشير مصطلح "الاهتزاز" إلى الحركة الحرة والعشوائية لكل جزيء في السائل. البعض يتباطأ أو أسرع من الآخرين ؛ وهذا هو ، ليس كل منهم لديهم نفس الطاقة الحركية.

لذلك ، هناك حديث عن متوسط ​​الطاقة الحركية لجميع جزيئات السائل. تلك الجزيئات التي تكون سريعة بما فيه الكفاية سوف تكون قادرة على التغلب على القوى الجزيئية التي تحتفظ بها في السائل ، وسوف تهرب إلى مرحلة الغاز ؛ أكثر من ذلك ، إذا كانت هذه على السطح.

بمجرد أن ينجو الجزيء الأول M ذو الطاقة الحركية العالية ، يُقدّر مرة أخرى متوسط ​​الطاقة الحركية..

لماذا؟ نظرًا لأن الجزيئات الأسرع تهرب إلى مرحلة الغاز ، تبقى الجزيئات الأبطأ في السائل. أكبر بطء الجزيئي يساوي التبريد.

ضغط البخار

أثناء هروب جزيئات M إلى مرحلة الغاز ، يمكنها العودة إلى الجيب السائل ؛ ومع ذلك ، إذا تعرض السائل للبيئة ، فمن المؤكد أن جميع الجزيئات تميل إلى الهرب ويقال إن هناك تبخرًا.

إذا تم وضع السائل في وعاء مغلق بإحكام ، يمكن إنشاء توازن للغاز السائل ؛ وهذا يعني أن السرعة التي تترك بها الجزيئات الغازية ستكون هي نفسها التي تدخل بها.

يُعرف الضغط الذي تمارسه جزيئات الغاز على سطح السائل في هذا التوازن باسم ضغط البخار. إذا كانت الحاوية مفتوحة ، فسيكون الضغط أقل مقارنة بالضغط الذي يعمل على سائل الحاوية المغلقة.

كلما زاد ضغط البخار ، زاد تقلب السائل. كونها أكثر تقلبًا ، كلما كانت قوى التماسك أضعفها. وبالتالي ، ستكون هناك حاجة إلى حرارة أقل لتبخره إلى درجة الغليان العادية ؛ بمعنى ، درجة الحرارة التي يتم فيها معادلة ضغط البخار والضغط الجوي ، 760 torr أو 1atm.

حرارة تبخير الماء

يمكن أن تشكل جزيئات الماء روابط الهيدروجين الشهيرة: H-O-H-OH₂. هذا النوع الخاص من التفاعل بين الجزيئات ، على الرغم من ضعفه إذا أخذنا بعين الاعتبار ثلاثة أو أربعة جزيئات ، إلا أنه قوي للغاية عند الحديث عن ملايين هذه الجزيئات..

حرارة تبخير الماء عند نقطة الغليان 2260 J / g أو 40.7 kJ / mol. ماذا يعني؟ هذا لتبخر غرام من الماء عند 100 درجة مئوية ، 2260J (أو 40.7kJ هناك حاجة لتبخر واحد من الماء ، أي حوالي 18 جم).

الماء عند درجة حرارة الجسم البشري ، 37 درجة مئوية ، لديه ΔH_VAP أعلى. لماذا؟ لأنه ، كما يقول تعريفه ، يجب تسخين الماء إلى 37 درجة مئوية حتى يصل إلى نقطة الغليان ويتبخر تمامًا ؛ لذلك ، ΔH_VAP أكبر (ويكون الأمر كذلك عندما يتعلق الأمر بدرجات الحرارة الباردة).

من الايثانول

و ΔH_VAP من الإيثانول في نقطة الغليان هو 855 J / جم أو 39.3 كيلو جول / مول. لاحظ أنه أقل من الماء ، بسبب بنيته ، CH₃CH₂أوه ، يمكن أن تشكل بالكاد جسر الهيدروجين. ومع ذلك ، فإنه لا يزال من بين السوائل ذات أعلى درجة غليان.

من الأسيتون

و ΔH_VAP من الأسيتون هو 521 J / جم أو 29.1 كيلو جول / مول. نظرًا لأنه يعكس حرارة التبخير ، فهو سائل أكثر تقلبًا من الماء أو الإيثانول ، وبالتالي يغلي عند درجة حرارة منخفضة (56 درجة مئوية).

لماذا؟ لأن جزيئاتها CH₃OCH₃ لا يمكنهم تكوين جسور الهيدروجين ويمكنهم التفاعل فقط من خلال قوى ثنائي القطب.

من الهكسان الحلقي

ل cyclohexane ، لها ΔH_VAP هو 358 J / جم أو 30 كيلو جول / مول. يتكون من حلقة سداسية مع الصيغة C₆H₁₂. تتفاعل جزيئاتها بواسطة قوى التشتت من لندن ، لأنها قطبية وتفتقر إلى لحظة ثنائي القطب.

لاحظ أنه على الرغم من أنه أثقل من الماء (84 جم / مول مقابل 18 جم / مول) ، إلا أن قوى التماسك أقل.

من البنزين

و ΔH_VAP من البنزين ، حلقة سداسية العطرية مع الصيغة C₆H₆, 395 ج / ج أو 30.8 كج / مول. مثل cyclohexane ، يتفاعل مع قوى التشتت. ولكن ، يمكنها أيضًا تكوين ثنائيات أقطاب ونقل سطح الحلقات (حيث يتم فك روابطها المزدوجة) على الأخرى.

هذا ما يفسر كون المرمى ، وليس ثقيلًا للغاية ، لديه ΔH_VAP عالية نسبيا.

من التولوين

و ΔH_VAP التولوين أعلى من البنزين (33.18 كيلو جول / مول). هذا يرجع إلى حقيقة ، بالإضافة إلى ما سبق ذكره ، مجموعات الميثيل الخاصة به ، -CH₃ يتعاونون في لحظة التولوين ثنائي القطب ؛ كما في المقابل ، يمكنهم التفاعل عن طريق قوى التشتت.

من الهكسين

وأخيرا ، ΔH_VAP من الهكسين هو 335 J / جم أو 28.78 كيلو جول / مول. هيكلها هو CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, وهذا يعني الخطي ، على عكس سيكلو هكسان ، وهو سداسي.

على الرغم من أن كتلها الجزيئية تختلف قليلاً (86 جم / مول مقابل 84 جم / مول) ، إلا أن التركيب الدوري يؤثر بشكل مباشر على الطريقة التي تتفاعل بها الجزيئات. كونها حلقة ، فإن قوات التشتت أكثر فاعلية ؛ بينما في البنية الخطية للهكسان ، فهم أكثر "خطأ".

قيم ΔH_VAP بالنسبة للهكسين ، فإنها تتعارض مع الأسيتون. من حيث المبدأ ، يجب أن يحتوي الهكسين على درجة غليان أعلى (81 درجة مئوية) ، ويجب أن يحتوي على ΔH_VAP أكبر من الأسيتون ، الذي يغلي عند درجة حرارة 56 مئوية.

الفرق هو أن الأسيتون لديه قدرة الحرارة أعلى من الهكسين. هذا يعني أنه لتسخين غرام من الأسيتون من 30 درجة مئوية إلى 56 درجة مئوية وتبخره ، فإنه يتطلب حرارة أكثر من تلك المستخدمة لتسخين غرام من الهكسين من 30 درجة مئوية إلى درجة غليانه البالغة 68 درجة مئوية..

مراجع

1. TutorVista. (2018). الأنثال من التبخير. تم الاسترجاع من: chemistry.tutorvista.com
2. كيمياء LibreTexts. (3 أبريل 2018). حرارة التبخير تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
3. بنك معلومات دورتموند. (بدون تاريخ). الحرارة القياسية لتبخير السيكلوهكسان. تم الاسترجاع من: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W. E. (2003). Enthalpies من تبخير المركبات العضوية والعضوية ، 1880-2002. J. Phys. Chem. Ref. Data، Vol. 32، No. 2.
5. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE Learning ، ص 461-464.
6. أكاديمية خان. (2018). القدرة الحرارية ، حرارة التبخير وكثافة الماء. تم الاسترجاع من: www.khanacademy.org