KIMYASAL BUHARLAŞMA: NELERDEN OLUŞUR, UYGULAMALAR VE ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

Kimyasal buharlaştırma molekülleri sıvı yüzeyinden ayrılır ve gaz halinde geçirerek işlemdir. Enerjiyi emen bir süreçtir ve bu nedenle endotermiktir. Sıvının yüzeyine yakın moleküller, buharlaşmak için kinetik enerjilerini arttırır.

Enerjideki bu artışın bir sonucu olarak, bu moleküller arasındaki moleküller arası kohezyon veya çekim kuvvetleri zayıflar ve sıvı fazdan gaz fazına kaçar. Gaz halindeki moleküllerin tekrar sıvıya nüfuz etmek için döndüğü bir sınır olmadığından, tüm bunlar tamamen buharlaşır.

Vidralta, Wikimedia Commons'tan

Kaynamanın aksine, sıvı kaynamadan önce herhangi bir sıcaklıkta buharlaşma meydana gelebilir. Bu fenomen, o halde, su buharlarının, soğuk hava ile temas ettiğinde mikro su damlalarını yoğunlaştırarak onlara beyaz bir renk veren ormanlardan yayılan görülebilmesinin nedenidir.

Yoğuşma, sıvıda meydana gelen buharlaşma ile denge kurabilen veya sağlamayabilen ters bir işlemdir.

Buharlaşmayı etkileyen faktörler vardır, örneğin: işlemin hızı veya bir sıvıdan buharlaşabilen molekül miktarı; sıvının niteliği veya türü; sıvının maruz kaldığı sıcaklık veya çevreye maruz kalan kapalı veya açık bir kapta olması.

Bir başka kimyasal buharlaşma örneği vücudumuzda meydana gelir: terlediğimizde, terdeki sıvının bir kısmı buharlaşır. Terin buharlaşması, buharlaşarak soğumaya bağlı olarak vücutta soğukluk hissi bırakır.

Buharlaşma nedir?

Kaynak: Pixabay

Bir sıvının yüzeyinde bulunan moleküllerin buhara dönüşme kapasitesi veya özelliğinden oluşur. Termodinamik bir bakış açısından, buharlaşmanın gerçekleşmesi için enerji absorpsiyonu gereklidir.

Buharlaşma, sıvının serbest yüzey seviyesinde bulunan moleküllerde meydana gelen bir süreçtir. Sıvıyı oluşturan moleküllerin enerji durumu, sıvıdan gaz haline geçişin gerçekleşmesi için esastır.

Bir cismin parçacıklarının hareketinin ürünü olan kinetik enerji veya enerji, gaz halinde maksimumdur.

Uyum kuvvetleri

Bu moleküllerin sıvı fazdan çıkabilmeleri için buharlaşabilmeleri için kinetik enerjilerini artırmaları gerekir. Kinetik enerjideki artışla birlikte sıvı yüzeyine yakın moleküllerin kohezyon kuvveti azalır.

Kohezyon kuvveti, molekülleri bir arada tutmaya yardımcı olan moleküler çekim uygulayan bir kuvvettir. Buharlaşma, bu kuvveti azaltmak için çevreleyen ortamın parçacıkları tarafından sağlanan bir enerji katkısı gerektirir.

Ters buharlaşma sürecine yoğunlaşma denir: gaz halindeki moleküller sıvı faza geri döner. Gaz halindeki moleküller sıvının yüzeyi ile çarpıştığında ve tekrar sıvı içinde hapsolduğunda meydana gelir.

Diğer kimyasal özelliklerin yanı sıra hem buharlaşma, viskozite, yüzey gerilimi, sıvıların her biri için farklıdır. Kimyasal buharlaşma, bir sonraki bölümde ayrıntıları verilen diğer faktörlerin yanı sıra sıvının türüne bağlı olacak bir süreçtir.

Kimyasal buharlaşmada rol oynayan faktörler

Buharlaşma sürecini etkileyen, bu süreci destekleyen veya engelleyen çok sayıda faktör vardır. Sıvı türü, sıcaklığı, hava akımlarının varlığı, nem ve diğer birçok faktör vardır.

La

Her sıvı türü, kendisini oluşturan moleküller arasında var olan kendi kohezif veya çekici kuvvete sahip olacaktır. Yağ gibi yağlı sıvılarda, buharlaşma genellikle bu sulu sıvılardakinden daha az miktarda meydana gelir.

Örneğin, suda kohezyon kuvvetleri, molekülleri arasında kurulan hidrojen bağlarıyla temsil edilir. Bir su molekülünü oluşturan H ve O atomları, polar kovalent bağlarla bir arada tutulur.

Oksijen hidrojenden daha elektronegatiftir, bu da bir su molekülünün diğer moleküllerle hidrojen bağı kurmasını kolaylaştırır.

Sıcaklık

Sıcaklık, sıvı ve gazları oluşturan moleküllerin kinetik enerjisini etkileyen bir faktördür. Moleküllerin sıvının yüzeyinden kaçması için gereken minimum kinetik enerji vardır.

Düşük sıcaklıkta, sıvıdaki moleküllerin buharlaşmak için yeterli kinetik enerjiye sahip kısmı küçüktür. Diğer bir deyişle, düşük sıcaklıkta sıvının buharlaşması daha az olacaktır; ve bu nedenle buharlaşma daha yavaş olacaktır.

Aksine, sıcaklık arttıkça buharlaşma artacaktır. Artan sıcaklıkla birlikte, sıvıda buharlaşmak için gerekli kinetik enerjiyi alan moleküllerin oranı da artacaktır.

Kapalı veya açık konteyner

Kimyasal buharlaşma, sıvının bulunduğu kabın kapalı veya açık havaya açık olmasına bağlı olarak farklı olacaktır.

Sıvı kapalı bir kapta ise, buharlaşan moleküller hızla sıvıya geri döner; yani, duvarlar veya bir kapak gibi fiziksel bir sınırla çarpıştıklarında yoğunlaşırlar.

Bu kapalı kapta sıvının yoğunlaşma ile geçirdiği buharlaşma süreci arasında dinamik bir denge kurulur.

Kap açıksa, havaya maruz kalma süresine bağlı olarak sıvı tamamen bile sürekli buharlaşabilir. Açık bir kapta, buharlaşma ve yoğuşma arasında bir denge kurulmasına imkan yoktur.

Kap açıldığında sıvı, buharlaşan moleküllerin difüzyonunu kolaylaştıran bir ortama maruz bırakılır. Dahası, hava akımları buharlaşan molekülleri diğer gazlarla (çoğunlukla nitrojen ve oksijen) değiştirerek yer değiştirir.

Buharlaşan moleküllerin konsantrasyonu

Buharlaşan moleküllerin gaz fazında bulunan konsantrasyon da belirleyicidir. Bu buharlaşma süreci, havada veya ortamda yüksek konsantrasyonda buharlaşan madde olduğunda azalacaktır.

Ayrıca havada yüksek konsantrasyonda farklı buharlaşan maddeler olduğunda, diğer herhangi bir maddenin buharlaşma hızı azalır.

Bu buharlaşan madde konsantrasyonu esas olarak yeterli hava sirkülasyonunun olmadığı durumlarda meydana gelir.

Sıvının basıncı ve yüzey alanı

Sıvı yüzeyindeki moleküller üzerinde daha az basınç varsa, bu moleküllerin buharlaşması daha fazla tercih edilecektir. Havaya maruz kalan sıvının yüzey alanı ne kadar büyükse, o kadar hızlı buharlaşma meydana gelecektir.

Uygulamalar

Buharlaşmalı soğutma

Sadece kinetik enerjisini artıran sıvı moleküllerin sıvı fazlarını gaz fazına çevirdiği zaten açıktır . Eş zamanlı olarak sıvının kaçmayan moleküllerinde sıcaklık düşüşü ile kinetik enerjide düşüş olur.

Bu aşamada hala muhafaza edilen sıvının sıcaklığı düşer, soğur; Bu işleme buharlaşmalı soğutma denir. Bu fenomen, sıvının soğuduğunda neden buharlaşmadan onu çevreleyen ortamdan ısıyı emebildiğini açıklar.

Yukarıda belirtildiği gibi, bu süreç vücudumuzun vücut ısısını düzenlememize izin verir. Ayrıca bu evaporatif soğutma işlemi, evaporatif soğutucular kullanılarak ortamların soğutulması için kullanılmaktadır.

Kurutma malzemeleri

- Endüstriyel düzeyde buharlaştırma, kumaş, kağıt, ahşap ve diğerleri ile yapılan çeşitli malzemeleri kurutmak için kullanılır.

- Buharlaştırma işlemi ayrıca tuzlar, mineraller gibi çözünen maddelerin diğer çözünenlerin yanı sıra sıvı solüsyonlardan ayrılmasına da hizmet eder.

-Evaporasyon nesneleri, numuneleri kurutmak için kullanılır.

-Birçok madde veya kimyasalın geri kazanılmasını sağlar.

Maddelerin kurutulması

Bu işlem, genel olarak çok sayıda biyomedikal ve araştırma laboratuvarında maddelerin kurutulması için gereklidir.

Aynı anda birden fazla maddeden çözücü uzaklaştırmayı en üst düzeye çıkarmak için kullanılan santrifüjlü ve döner buharlaştırıcılar vardır. Bu cihazlarda veya özel ekipmanlarda numuneler konsantre edilir ve yavaş yavaş bir vakuma buharlaştırma işlemine tabi tutulur.

Örnekler

- Terleme süreci gerçekleştiğinde insan vücudunda bir kimyasal buharlaşma örneği meydana gelir. Terleme sırasında ter buharlaşır, vücut soğuma eğilimi gösterir ve vücut ısısında düşüş olur.

Bu terin buharlaşması ve ardından vücut soğuması, vücut ısısının düzenlenmesine katkıda bulunur.

- Çamaşırların kurutulması da su buharlaştırma işlemi sayesinde gerçekleştirilir. Giysiler, hava akımının gaz halindeki moleküllerin yerini alması ve böylece daha fazla buharlaşma olması için yerleştirilmiştir. Ortamın sıcaklığı veya ısısı ve atmosferik basınç da burada etkilidir.

-Kuru süt, ilaç gibi kuru olarak saklanan ve satılan dondurularak kurutulmuş ürünlerin üretiminde diğerlerinin yanı sıra buharlaşma da meydana gelir. Ancak, bu buharlaşma sıcaklıktaki artıştan dolayı değil, vakum altında gerçekleştirilir.

Diğer örnekler.

Referanslar

1. Kimya LibreTexts. (20 Mayıs 2018). Buharlaşma ve Yoğunlaşma. Chem.libretexts.org adresinden kurtarıldı
2. Jimenez, V. ve Macarulla, J. (1984). Fizyolojik Fizikokimya. (6 ^ta. Ed). Madrid: Interamericana
3. Whitten, K., Davis, R., Peck M. ve Stanley, G. (2008). Kimya. (8 ^ava. Ed). CENGAGE Learning: Meksika.
4. Vikipedi. (2018). Buharlaşma. Kurtarıldı: https://en.wikipedia.org/wiki/Evaporation
5. Rezene J. (2018). Buharlaşma nedir? - Tanım ve Örnekler. Ders çalışma. Study.com'dan kurtarıldı
6. Malesky, Mallory. (16 Nisan 2018). Buharlaştırma ve Damıtma Örnekleri. Sciencing. Kurtarıldı: sciencing.com