- Buhar basıncı konsepti
- Buhar basıncı ve moleküller arası kuvvetler
- Buharlaşma ve uçuculuk
- Termodinamik denge
- Buhar basıncı örnekleri
- Çözülmüş egzersizler
- 1. Egzersiz
- Egzersiz 2
- Referanslar
Buhar basıncı gibi bir sıvı ya da katı bir yüzeye karşılaşır biri bir kapalı bir sistem içerisinde bir parçacık termodinamik denge ürünü. Kapalı bir sistem, hava ve atmosfer basıncına maruz kalmayan bir kap, kap veya şişe olarak anlaşılır.
Bu nedenle, bir kaptaki tüm sıvı veya katı, kendilerine bir buhar basıncı özelliği ve kimyasal yapılarının karakteristiğini uygular. Açılmamış bir şişe su, sıvının yüzeyini ve şişenin iç duvarlarını "sıkıştıran" su buharı ile denge halindedir.
Gazlı içecekler, buhar basıncı kavramını gösterir. Kaynak: Pixabay.
Sıcaklık sabit kaldığı sürece, şişede bulunan su buharı miktarında hiçbir değişiklik olmayacaktır. Ama artarsa, kapağı yukarı fırlatacak şekilde baskının oluşacağı bir nokta gelir; Bir şişeyi kasıtlı olarak kaynar suyla doldurup kapatmaya çalıştığınızda olduğu gibi.
Öte yandan, gazlı içecekler, buhar basıncı ile ne kastedildiğinin daha açık (ve daha güvenli) bir örneğidir. Örtüldüğünde, içerideki gaz-sıvı dengesi kesilerek, tıslama benzeri bir sesle buharı dışarıya bırakır. Buhar basıncı daha düşük veya ihmal edilebilir olsaydı bu olmazdı.
Buhar basıncı konsepti
Buhar basıncı ve moleküller arası kuvvetler
Aynı koşullar altında birkaç gazlı içeceğin kapaklarının açılması, yayılan sesin yoğunluğuna bağlı olarak hangilerinin daha yüksek buhar basıncına sahip olduğuna dair niteliksel bir fikir sunar.
Bir şişe eter de aynı şekilde davranırdı; yağ, bal, şurup veya öğütülmüş kahve yığını değil. Bozulmadan gazları serbest bırakmadıkça fark edilir bir ses çıkarmazlar.
Bunun nedeni, buhar basınçlarının daha düşük veya ihmal edilebilir olmasıdır. Şişeden kaçan gaz fazındaki moleküllerdir ve bu moleküller önce onları sıvı veya katı içinde "sıkışmış" veya yapışkan halde tutan kuvvetlerin üstesinden gelmelidir; yani çevrelerindeki moleküllerin uyguladığı moleküller arası kuvvetlerin veya etkileşimlerin üstesinden gelmeleri gerekir.
Böyle bir etkileşim olmasaydı, şişenin içine koyacak bir sıvı veya katı bile olmazdı. Bu nedenle, moleküller arası etkileşimler ne kadar zayıfsa, moleküllerin düzensiz sıvıyı veya katının düzenli veya amorf yapılarını terk etme olasılığı o kadar yüksektir.
Bu sadece saf maddeler veya bileşikler için değil, aynı zamanda daha önce bahsedilen içecek ve alkollü içeceklerin geldiği karışımlar için de geçerlidir. Böylece, içeriğinin bileşimini bilerek hangi şişenin daha yüksek buhar basıncına sahip olacağını tahmin etmek mümkündür.
Buharlaşma ve uçuculuk
Şişenin içindeki sıvı veya katı, kapaksız olduğu varsayılarak, sürekli olarak buharlaşacaktır; yani yüzeyindeki moleküller, havada ve akımlarında dağılan gaz fazına kaçarlar. Bu nedenle şişe kapatılmazsa veya tencere kapatılırsa su tamamen buharlaşır.
Ancak aynı şey diğer sıvılar için olmaz ve katı maddeler söz konusu olduğunda çok daha az olur. İkincisi için buhar basıncı genellikle o kadar saçmadır ki, boyutta bir küçülmenin algılanması milyonlarca yıl alabilir; tüm bu zaman içinde paslanmadıklarını, aşınmadıklarını veya çürümediklerini varsayarsak.
Daha sonra, oda sıcaklığında hızla buharlaşırsa, bir madde veya bileşiğin uçucu olduğu söylenir. Uçuculuğun niteliksel bir kavram olduğuna dikkat edin: ölçülmez, ancak çeşitli sıvılar ve katılar arasındaki buharlaşmayı karşılaştırmanın ürünüdür. Daha hızlı buharlaşanlar daha uçucu kabul edilecektir.
Öte yandan, buhar basıncı ölçülebilirdir ve buharlaşma, kaynama ve uçuculuktan anlaşılanları kendi başına toplar.
Termodinamik denge
Gaz fazındaki moleküller, sıvı veya katının yüzeyi ile çarpışır. Bunu yaparken, daha yoğunlaşmış diğer moleküllerin moleküller arası kuvvetleri onları durdurabilir ve tutabilir, böylece buhar olarak tekrar kaçmalarını önleyebilir. Bununla birlikte, bu süreçte yüzeydeki diğer moleküller buharla birleşerek kaçmayı başarır.
Şişe kapatılırsa, sıvı veya katıya giren moleküllerin sayısının onları terk edenlere eşit olacağı bir zaman gelecektir. Yani sıcaklığa bağlı bir dengemiz var. Sıcaklık artarsa veya azalırsa, buhar basıncı değişecektir.
Sıcaklık ne kadar yüksek olursa buhar basıncı o kadar yüksek olur çünkü sıvı veya katının molekülleri daha fazla enerjiye sahip olur ve daha kolay kaçabilir. Ancak sıcaklık sabit kalırsa, denge yeniden sağlanacaktır; yani, buhar basıncı artmayı durduracaktır.
Buhar basıncı örnekleri
Eğer, n -bütan, CH varsayalım 3 CH 2 CH 2 CH 3 ve karbon dioksit, CO 2 , iki ayrı kaplar içinde,. 20 ° C'de buhar basınçları ölçüldü. N-bütan için buhar basıncı yaklaşık 2.17 atm, karbondioksitinki ise 56.25 atm.
Buhar basınçları ayrıca Pa, bar, torr, mmHg ve diğerleri birimleriyle de ölçülebilir. CO 2 , n-bütaninkinden neredeyse 30 kat daha yüksek bir buhar basıncına sahiptir, bu nedenle ilk bakışta kabının depolayabilmesi için daha dirençli olması gerekir; ve çatlakları varsa, çevresi daha büyük bir şiddetle ateş edecektir.
Bu CO 2 karbonlu içecekler içinde çözülmüş bulunan, ancak miktarlarda küçük için yeterince bu patlayabilir, sadece bir ses üretmeyen şişe veya teneke kaçarken.
Öte yandan, dietil eter sahip, CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 veya Et 2 buhar basıncı 20 ° C'de O, 0.49 atm. Bu eterin bir kabı, açıkta kaldığında bir sodanınkine benzer ses çıkaracaktır. Buhar basıncı, n-bütaninkinden neredeyse 5 kat daha düşüktür, bu nedenle teorik olarak, bir şişe dietil eteri kullanmak bir şişe n-bütan daha güvenli olacaktır.
Çözülmüş egzersizler
1. Egzersiz
Aşağıdaki iki bileşikten hangisinin buhar basıncının 25 ° C'den yüksek olması beklenir? Dietil eter mi yoksa etil alkol mü?
Dietil eter yapısal formülü CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 ve etil alkol olduğu, CH 3 CH 2 , OH. Prensip olarak, dietil eter daha yüksek bir moleküler kütleye sahiptir, daha büyüktür, bu nedenle molekülleri daha ağır olduğu için buhar basıncının daha düşük olduğuna inanılabilir. Bununla birlikte, tersi doğrudur: dietil eter, etil alkolden daha uçucudur.
Bunun nedeni, CH 3 CH 2 , OH molekülleri CH gibi, 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , dipol-dipol kuvvetler vasıtasıyla etkileşime. Ancak, dietil eter farklı olarak, etil alkol, özellikle güçlü ve yön dipolleri olmaları ile karakterize edilmektedir hidrojen bağları oluşturabilen: CH 3 CH 2 HO-HOCH 2 CH 3 .
Sonuç olarak, etil alkolün (0,098 atm) buhar basıncı, daha hafif moleküllerine rağmen dietil eterinkinden (0,684 atm) daha düşüktür.
Egzersiz 2
Aşağıdaki iki katıdan hangisinin 25ºC'de en yüksek buhar basıncına sahip olduğuna inanılıyor? Naftalin mi iyot mu?
Naftalin molekülü bisikliktir, iki aromatik halkaya ve 218ºC kaynama noktasına sahiptir. İyot ise doğrusal ve homonükleerdir, I 2 veya II, kaynama noktası 184 ° C'dir. Bu özellikler tek başına iyotu muhtemelen en yüksek buhar basıncına sahip katı olarak sınıflandırır (en düşük sıcaklıkta kaynar).
Naftalin ve iyotun her iki molekülü de apolardır, bu nedenle Londra dağıtıcı kuvvetler aracılığıyla etkileşirler.
Naftalin, iyottan daha yüksek bir moleküler kütleye sahiptir ve bu nedenle moleküllerinin, siyah, hoş kokulu, katran gibi katı maddeyi terk etmekte daha zorlandığı varsayılabilir; iyot için ise koyu mor kristallerden kaçmak daha kolay olacaktır.
Pubchem'den alınan verilere göre naftalin ve iyot için 25ºC'deki buhar basınçları sırasıyla: 0.085 mmHg ve 0.233 mmHg'dir. Bu nedenle iyot, naftalinden 3 kat daha yüksek bir buhar basıncına sahiptir.
Referanslar
- Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
- Buhar basıncı. Kurtarıldı: chem.purdue.edu
- Vikipedi. (2019). Buhar basıncı. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
- Encyclopaedia Britannica'nın Editörleri. (3 Nisan 2019). Buhar basıncı. Encyclopædia Britannica. Britannica.com'dan kurtarıldı
- Nichole Miller. (2019). Buhar Basıncı: Tanım, Denklem ve Örnekler. Ders çalışma. Study.com'dan kurtarıldı