ما هو التطاير؟

ال التطاير إنها عملية تحويل مادة كيميائية من حالة سائلة أو صلبة إلى حالة غازية أو بخار. المصطلحات الأخرى المستخدمة لوصف نفس العملية هي التبخير والتقطير والتسامي.

غالبًا ما يمكن فصل المادة عن الأخرى عن طريق التطاير ثم يمكن استعادتها عن طريق تكثيف البخار.

يمكن تطاير المادة بسرعة أكبر إما عن طريق تسخينها لزيادة ضغط البخار أو عن طريق إزالة البخار باستخدام تيار من الغاز الخامل أو مضخة فراغ.

تشمل إجراءات التسخين تطاير الماء أو الزئبق أو ثلاثي كلوريد الزرنيخ لفصل هذه المواد عن العناصر المسببة للتداخل.

في بعض الأحيان تستخدم التفاعلات الكيميائية لإنتاج منتجات متطايرة مثل إطلاق ثاني أكسيد الكربون من الكربونات ، الأمونيا في طريقة كيلداهل لتقدير النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت في تقدير الكبريت في الفولاذ..

تتميز طرق التطاير عمومًا بالبساطة وسهولة التشغيل ، إلا في حالة الحاجة إلى درجات حرارة عالية أو مواد شديدة المقاومة للتآكل (Louis Gordon، 2014).

تبخير ضغط البخار

مع العلم أن درجة حرارة غليان الماء تبلغ 100 درجة مئوية ، هل تساءلت يومًا عن سبب تبخر مياه الأمطار?

هل هو عند 100 درجة مئوية؟ إذا كان الأمر كذلك ، فلماذا لا أشعر بالحرارة؟ هل تساءلت يومًا ما الذي يعطي رائحة مميزة من الكحول أو الخل أو الخشب أو البلاستيك؟ (ضغط البخار ، S.F)

الشخص المسؤول عن كل هذا هو خاصية تعرف باسم ضغط البخار ، وهو الضغط الذي يمارسه البخار في حالة توازن مع الطور الصلب أو السائل من نفس المادة.

أيضًا ، الضغط الجزئي للمادة الموجودة في الغلاف الجوي على المادة الصلبة أو السائلة (Anne Marie Helmenstine ، 2014).

يعد ضغط البخار مقياسًا لميل المادة إلى التغيير إلى الحالة الغازية أو البخارية ، أي مقياس لتقلب المواد.

مع زيادة ضغط البخار ، تصبح قدرة السائل أو الصلب على التبخر أكثر تقلبًا.

سوف يزيد ضغط البخار مع درجة الحرارة. تسمى درجة الحرارة التي يكون فيها ضغط البخار على سطح السائل مع الضغط الذي تمارسه البيئة نقطة الغليان للسائل (Encyclopædia Britannica، 2017).

يعتمد ضغط البخار على المذاب المذاب في المحلول (وهي خاصية تصادمية). على سطح المحلول (واجهة الهواء-الغاز) تميل الجزيئات الأكثر سطحية إلى التبخر ، والتبادل بين المراحل وتوليد ضغط بخار.

يقلل وجود المذاب من عدد جزيئات المذيبات في الواجهة ، مما يقلل من ضغط البخار.

يمكن حساب التغير في ضغط البخار باستخدام قانون Raoult للمذيبات غير المتطايرة ، والتي يتم الحصول عليها بواسطة:

عندما يكون P1 هو ضغط البخار بعد إضافة المذاب ، فإن x1 هو الجزء المولي للذوبان المذكور و P ° هو ضغط بخار المذيب النقي. إذا كان لدينا مجموع الكسور المولية للمذاب والمذيب يساوي 1 فعندئذ لدينا: 

حيث X2 هي جزء الخلد من المذيب. إذا ضاعفنا طرفي المعادلة ب P ° فسوف تبقى:

البديل (1) في (3) هو:

(4)

هذا هو اختلاف ضغط البخار عند إذابة المادة المذابة (Jim Clark، 2017).

تحليل الجاذبية

تحليل الجاذبية هو نوع من التقنيات المعملية المستخدمة لتحديد كتلة أو تركيز المادة عن طريق قياس التغير في الكتلة.

المادة الكيميائية التي نحاول تقديرها تسمى أحيانًا الحليلة. يمكننا استخدام تحليل الجاذبية للإجابة على أسئلة مثل:

• ما هو تركيز الحليلة في الحل?
• كيف نقية عينة لدينا؟ العينة هنا يمكن أن تكون صلبة أو في حل.

هناك نوعان شائعان من تحليل الجاذبية. كلاهما ينطوي على تغيير مرحلة الحليلة لفصلها عن بقية الخليط ، مما يؤدي إلى تغيير في الكتلة.

واحدة من هذه الأساليب هي مقياس الجاذبية لهطول الأمطار ، ولكن الطريقة التي تهمنا حقًا هي مقياس الجاذبية المتطايرة.

تعتمد مقاييس التطاير على التحليل الحراري أو الكيميائي للعينة وقياس التغير الناتج في كتلتها.

بدلا من ذلك ، يمكننا فخ ووزن منتج تحلل متقلبة. نظرًا لأن إطلاق نوع متقلب يعد جزءًا أساسيًا من هذه الأساليب ، فنحن نصنفها مجتمعة على أنها طرق تحليل تطاير الجاذبية (Harvey، 2016).

مشاكل تحليل الجاذبية هي ببساطة مشاكل في رياضيات الكيمياء مع بضع خطوات إضافية.

لأداء أي حساب متكافئ ، نحتاج إلى معاملات المعادلة الكيميائية المتوازنة.

على سبيل المثال ، إذا كانت العينة تحتوي على شوائب من ثنائي كلوريد الباريوم (BaCl₂● ح₂O) ، يمكن الحصول على كمية الشوائب عن طريق تسخين العينة لتبخر الماء.

الفرق في الكتلة بين العينة الأصلية والعينة المسخنة سوف يعطينا ، بالجرام ، كمية المياه الموجودة في كلوريد الباريوم.

باستخدام عملية حسابية بسيطة للأرصاد الجوية ، سيتم الحصول على كمية الشوائب في العينة (خان ، 2009).

التقطير التجزيئي

التقطير التجزيئي هو عملية يتم من خلالها فصل مكونات المزيج السائل إلى أجزاء مختلفة (تسمى الكسور) وفقًا لنقاط الغليان المختلفة..

يلعب الاختلاف في تقلبات مركبات الخليط دورًا أساسيًا في فصلها.

يستخدم التقطير التجزيئي لتنقية المنتجات الكيميائية وكذلك لفصل الخلائط للحصول على مكوناتها. يتم استخدامه كتقنية مخبرية وفي الصناعة ، حيث تتميز العملية بأهمية تجارية كبيرة.

يتم تمرير الأبخرة في محلول الغليان على طول عمود عالٍ يسمى عمود التجزيء.

العمود معبأ بالخرز البلاستيكي أو الزجاجي لتحسين الفصل مما يوفر مساحة أكبر للتكثيف والتبخر.

تنخفض درجة حرارة العمود تدريجياً على طوله. تتكثف المكونات ذات نقطة الغليان الأعلى في العمود وتعود إلى الحل.

تمر المكونات ذات نقاط الغليان المنخفضة (الأكثر تقلبًا) عبر العمود ويتم تجميعها بالقرب من الأعلى.

من الناحية النظرية ، وجود المزيد من الخرز أو الألواح يحسن الانفصال ، لكن إضافة الألواح تزيد أيضًا من الوقت والطاقة اللازمة لإكمال عملية التقطير (Helmenstine، 2016).

مراجع

1. آن ماري هيلمنستين. (2014 ، 16 مايو). تعريف ضغط البخار. تم الاسترجاع من thinkco.com.
2. موسوعة بريتانيكا. (2017 ، 10 فبراير). ضغط البخار. تعافى من britannica.com.
3. هارفي ، د. (2016 ، 25 مارس). تطاير الجاذبية. تعافى من chem.libretexts.
4. Helmenstine، A. M. (2016، 8 November). تعريف التقطير التجزيئي وأمثلة. تم الاسترجاع من thinkco.com.
5. Jim Clark، I. L. (2017، 3 March). قانون راولت. استرجاع dechem.libretexts.
6. خان ، س. (2009 ، 27 أغسطس). مقدمة في تحليل الجاذبية: تقلب الجاذبية. تم الاسترجاع من خاناتشي.
7. لويس جوردون ، ر. و. (2014). تم الاسترجاع من accessscience.com.
8. ضغط البخار. (وس. ف.). تم الاسترجاع من chem.purdue.edu.