Haba pengewapan dalam apa yang ia ada, air, etanol, aseton, sikloheksana

The pengewapan haba atau entalpi pengewapan adalah tenaga yang gram bahan cair mesti menyerap pada titik mendidih pada suhu malar; iaitu, selesaikan peralihan dari fasa cair ke fasa gas. Ia biasanya dinyatakan dengan unit j / g atau cal / g; dan dalam kJ / mol, apabila kita bercakap mengenai entalpi molar pengewapan.

Konsep ini adalah lebih setiap hari daripada nampaknya. Misalnya, banyak mesin, seperti kereta api stim, beroperasi berkat tenaga yang dikeluarkan oleh wap air. Di permukaan bumi, massa besar wap dapat dilihat naik ke langit, seperti yang ada di gambar di bawah.

Juga, penguapan peluh pada kulit menyejukkan atau menyegarkan akibat kehilangan tenaga kinetik; yang diterjemahkan ke dalam penurunan suhu. Sensasi kesegaran bertambah apabila angin bertiup, kerana ia menghilangkan lebih cepat wap air dari peluh peluh.

Haba pengewapan bergantung bukan sahaja pada jumlah bahan, tetapi pada sifat kimianya; terutamanya, struktur molekul, dan jenis interaksi antara intermolecular hadir.

Indeks

• 1 Apa itu terdiri daripada??
  • 1.1 Purata tenaga kinetik
  • 1.2 Tekanan wap
• 2 Pengewapan haba air
• 3 Ethanol
• 4 aseton
• 5 sikloheksana
• 6 benzena
• 7 Toluene
• 8 Hexane
• 9 Rujukan

Apa itu terdiri daripada??

Haba pengewapan (ΔH_vap) adalah pembolehubah fizikal yang mencerminkan daya perpaduan cecair. Daya kohesi dipahami sebagai orang yang memegang molekul (atau atom) bersama-sama dalam fasa cair. Cecair yang meruap, sebagai contoh, mempunyai kekuatan perpaduan yang lemah; manakala air yang sangat kuat.

Kenapa hakikat bahawa satu cecair lebih tidak menentu daripada yang lain dan itu, kerana itu, memerlukan lebih banyak haba untuk menguap sepenuhnya pada titik mendidihnya? Jawapannya terletak pada interaksi antara intermolecular atau pasukan Van der Waals.

Bergantung kepada struktur molekul dan identiti kimia bahan itu, interaksi antara intermolecularnya berbeza, serta magnitud kekuatan kohesi. Untuk memahaminya, bahan yang berbeza mesti dianalisis dengan ΔH_vap berbeza.

Purata tenaga kinetik

Kuasa perpaduan dalam cecair tidak boleh menjadi sangat kuat, jika tidak, molekulnya tidak akan bergetar. Di sini, "bergetar" merujuk kepada pergerakan bebas dan rawak setiap molekul dalam cecair. Ada yang lebih perlahan, atau lebih cepat daripada yang lain; iaitu, tidak semua mereka mempunyai tenaga kinetik yang sama.

Oleh itu, ada ceramah a purata tenaga kinetik untuk semua molekul cecair. Molekul-molekul yang cukup cepat akan dapat mengatasi daya intermolecular yang mengekalkannya dalam cecair, dan akan melepaskan diri ke fasa gas; lebih-lebih lagi, jika ini berada di permukaan.

Apabila M molekul pertama dengan tenaga kinetik yang tinggi telah melarikan diri, sekali lagi tenaga kinetik purata dianggarkan..

Mengapa? Kerana sebagai molekul yang lebih cepat melarikan diri ke dalam fasa gas, yang lebih lambat kekal dalam cecair. Kelambatan molekul yang lebih besar sama dengan penyejukan.

Tekanan wap

Apabila molekul M melarikan diri ke dalam fasa gas, mereka boleh kembali ke sinus cecair; Walau bagaimanapun, jika cecair terdedah kepada alam sekitar, tidak dapat dielakkan semua molekul akan cenderung melarikan diri dan dikatakan terdapat penyejatan.

Sekiranya cecair disimpan dalam bekas terkurung hermetically, keseimbangan gas-cecair boleh ditubuhkan; iaitu, kelajuan yang mana meninggalkan molekul gas akan sama dengan yang mereka masukkan.

Tekanan yang dikenakan oleh molekul gas pada permukaan cecair dalam keseimbangan ini dikenali sebagai tekanan wap. Jika bekas terbuka, tekanan akan lebih rendah berbanding dengan yang bertindak pada cecair bekas tertutup.

Semakin tinggi tekanan wap, lebih mudah berubah-ubah cair. Menjadi lebih tidak menentu, semakin lemah adalah kekuatan perpaduannya. Oleh itu, kurang haba diperlukan untuk menguapnya ke titik mendidih biasa; iaitu, suhu di mana tekanan wap dan tekanan atmosfera disamakan, 760 torr atau 1atm.

Haba pengewapan air

Molekul air boleh membentuk ikatan hidrogen yang terkenal: H-O-H-OH₂. Ini jenis interaksi antara intermolecular khas, walaupun lemah jika tiga atau empat molekul dipertimbangkan, sangat kuat apabila bercakap berjuta-juta..

Haba pengewapan air pada titik mendidihnya ialah 2260 J / g atau 40.7 kJ / mol. Apa maksudnya? Itu untuk menguap gram air pada suhu 100 ° C, 2260J (atau 40.7kJ diperlukan untuk menguap satu tahi air, iaitu sekitar 18g).

Air pada suhu badan manusia, 37 ° C, mempunyai ΔH_vap unggul Mengapa? Kerana, seperti takrifannya, air mesti dipanaskan hingga 37ºC sehinggalah ia mencapai titik mendidih dan menyejat sepenuhnya; oleh itu, ΔH_vap ia adalah lebih besar (dan lebih-lebih lagi apabila ia datang kepada suhu sejuk).

Daripada etanol

ΔH_vap etanol pada titik didih ialah 855 J / g atau 39.3 kJ / mol. Perhatikan bahawa ia adalah lebih rendah daripada air, kerana strukturnya, CH₃CH₂OH, ia tidak dapat membentuk jambatan hidrogen. Walau bagaimanapun, ia terus menjadi antara cecair dengan titik didih yang paling tinggi.

Daripada aseton

ΔH_vap Asetil adalah 521 J / g atau 29.1 kJ / mol. Kerana ia mencerminkan haba pengewapan, ia adalah cecair yang jauh lebih mudah berubah daripada air atau etanol, dan oleh itu, ia mendidih pada suhu yang lebih rendah (56ºC).

Mengapa? Kerana molekul CHnya₃OCH₃ mereka tidak boleh membentuk jambatan hidrogen dan hanya boleh berinteraksi melalui kuasa dipole-dipole.

Sikloheksana

Untuk sikloheksana, ΔHnya_vap adalah 358 J / g atau 30 kJ / mol. Terdiri daripada cincin heksagon dengan formula C₆H₁₂. Molekul mereka berinteraksi dengan daya penyebaran dari London, kerana mereka adalah apolar dan kekurangan masa dipole.

Perhatikan bahawa walaupun ia adalah lebih berat daripada air (84g / mol vs 18g / mol), daya kohesi adalah lebih rendah.

Daripada benzena

ΔH_vap benzena, cincin heksagon aromatik dengan formula C₆H₆, adalah 395 J / g atau 30.8 kJ / mol. Seperti sikloheksana, ia berinteraksi dengan daya penyebaran; tetapi, ia juga mampu membentuk polip dan memindahkan permukaan cincin (di mana bon berganda mereka diturunkan) ke atas yang lain.

Ini menjelaskan mengapa menjadi apolar, dan tidak terlalu berat, ia mempunyai ΔH_vap agak tinggi.

Dari toluene

ΔH_vap toluena adalah lebih tinggi daripada benzena (33.18 kJ / mol). Ini disebabkan oleh fakta bahawa, sebagai tambahan kepada yang disebutkan di atas, kumpulan metilnya, -CH₃ mereka bekerjasama di toluene saat dipolar; Sebaliknya, mereka boleh berinteraksi dengan daya penyebaran.

Daripada heksana

Dan akhirnya, ΔH_vap heksana adalah 335 J / g atau 28.78 kJ / mol. Strukturnya adalah CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, iaitu garis lurus, tidak seperti sikloheksana, yang bersifat heksagonal.

Walaupun massa molekul mereka berbeza dengan sangat sedikit (86g / mol berbanding 84g / mol), struktur kitaran langsung mempengaruhi cara di mana molekul berinteraksi. Sebagai cincin, pasukan penyebaran lebih berkesan; sedangkan dalam struktur linear heksana, mereka lebih "errant".

Nilai-nilai ΔH_vap untuk heksana, mereka bertentangan dengan aseton. Pada prinsipnya, heksana, kerana ia mempunyai titik didih yang lebih tinggi (81ºC), harus mempunyai ΔH_vap lebih besar daripada aseton, yang mendidih pada 56ºC.

Perbezaannya ialah aseton mempunyai a kapasiti haba lebih tinggi daripada heksana. Ini bermakna, untuk memanaskan gram aseton dari 30 ° C hingga 56 ° C dan menguapnya, ia memerlukan lebih banyak haba daripada yang digunakan untuk memanaskan gram heksana dari 30 ° C ke titik didihnya 68 ° C..

Rujukan

1. TutorVista. (2018). Enthalpy of Vaporization. Diperolehi daripada: chemistry.tutorvista.com
2. Chemistry FreeTexts. (3 April 2018). Haba Pengewapan Diperolehi daripada: chem.libretexts.org
3. Dortmund Data Bank. (s.f.). Haba Standard Pengewapan Cyclohexane. Diambil dari: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W. E. (2003). Enthalpies of Vaporization of Organic and Organometallic Compounds, 1880-2002. J. Phys. Chem Ref. Data, Vol. 32, No. 2.
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE, p 461-464.
6. Khan Academy. (2018). Kapasiti haba, haba pengewapan dan ketumpatan air. Diperolehi daripada: www.khanacademy.org