Uçma bir gaz halinde veya buhar durumuna bir sıvı ya da katı bir kimyasal dönüştürme işlemidir. Aynı işlemi açıklamak için kullanılan diğer terimler buharlaştırma, damıtma ve süblimasyondur.
Bir madde genellikle buharlaşma yoluyla diğerinden ayrılabilir ve daha sonra buhar yoğunlaşması ile geri kazanılabilir.
Madde, buhar basıncını arttırmak için ısıtılarak veya bir inert gaz akımı veya bir vakum pompası kullanılarak buharı çıkararak daha hızlı bir şekilde uçucu hale getirilebilir.
Isıtma prosedürleri, bu maddeleri engelleyici unsurlardan ayırmak için su, cıva veya arsenik triklorürün buharlaştırılmasını içerir.
Kimyasal reaksiyonlar bazen karbonatlardan karbondioksit salınımında olduğu gibi uçucu ürünler üretmek için, azot tayini için Kjeldahl yönteminde amonyak ve çelikte kükürt tayininde kükürt dioksit için kullanılır.
Uçuculuk yöntemleri, yüksek sıcaklıklara veya aşınmaya karşı yüksek dirençli malzemelere ihtiyaç duyulduğu durumlar dışında, genellikle büyük basitlik ve kullanım kolaylığı ile karakterize edilir (Louis Gordon, 2014).
Buhar basıncı buharlaşması
Suyun kaynama sıcaklığının 100 ° C olduğunu bilerek, yağmur suyunun neden buharlaştığını hiç merak ettiniz mi?
100 ° C mi? Öyleyse neden ısınmıyorum? Alkol, sirke, tahta veya plastiğe karakteristik aromayı neyin verdiğini hiç merak ettiniz mi? (Buhar Basıncı, SF)
Tüm bunların sorumlusu, aynı maddenin katı veya sıvı fazı ile denge halindeki bir buharın uyguladığı basınç olan buhar basıncı olarak bilinen bir özelliktir.
Ayrıca, atmosferdeki maddenin katı veya sıvı üzerindeki kısmi basıncı (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Buhar basıncı, bir materyalin gaz veya buhar haline geçme eğiliminin bir ölçüsü, yani maddelerin uçuculuğunun bir ölçüsüdür.
Buhar basıncı arttıkça, sıvının veya katının buharlaşma kapasitesi o kadar büyük olur, dolayısıyla daha uçucu olur.
Buhar basıncı sıcaklıkla artacaktır. Bir sıvının yüzeyindeki buhar basıncının çevrenin uyguladığı basınca eşit olduğu sıcaklığa sıvının kaynama noktası denir (Encyclopædia Britannica, 2017).
Buhar basıncı, çözelti içinde çözünen çözünen maddeye bağlı olacaktır (bu bir birleştirici özelliktir). Çözeltinin yüzeyinde (hava-gaz arayüzü) en yüzeysel moleküller, fazlar arasında değiş tokuş yaparak ve bir buhar basıncı oluşturarak buharlaşma eğilimindedir.
Çözünen maddenin varlığı, arayüzdeki çözücü moleküllerinin sayısını azaltarak buhar basıncını düşürür.
Şekil 1: çözünmüş bir çözünürlüğe sahip olduğunda buhar basıncında azalma.
Buhar basıncındaki değişim, aşağıdaki şekilde verilen uçucu olmayan çözünen maddeler için Raoult Yasası ile hesaplanabilir:
X2, çözücünün mol fraksiyonudur. Denklemin her iki tarafını da P ° ile çarparsak, o zaman kalır:
(3) 'te (1)' in ikame edilmesi:
(4)
Bu, bir çözünen madde çözüldüğünde buhar basıncındaki değişimdir (Jim Clark, 2017).
Gravimetrik analiz
Gravimetrik analiz, kütledeki bir değişikliği ölçerek bir maddenin kütlesini veya konsantrasyonunu belirlemek için kullanılan bir laboratuvar teknikleri sınıfıdır.
Ölçmeye çalıştığımız kimyasala bazen analit denir. Gravimetrik analizi aşağıdaki gibi soruları cevaplamak için kullanabiliriz:
- Bir çözeltideki analitin konsantrasyonu nedir?
- Örneğimiz ne kadar saf? Buradaki örnek katı veya çözelti halinde olabilir.
İki yaygın gravimetrik analiz türü vardır. Her ikisi de analitin fazını karışımın geri kalanından ayırmak için değiştirmeyi içerir ve bu da kütlede bir değişikliğe neden olur.
Bu yöntemlerden biri çökeltme gravimetresidir, ancak bizi asıl ilgilendiren uçuculuk gravimetresidir.
Volatilizasyon gravimetrisi, numunenin termal veya kimyasal olarak ayrıştırılmasına ve kütlesinde ortaya çıkan değişikliğin ölçülmesine dayanır.
Alternatif olarak, uçucu bir bozunma ürününü yakalayabilir ve tartabiliriz. Uçucu bir türün salınımı bu yöntemlerin önemli bir parçası olduğu için, bunları toplu olarak uçuculuk gravimetrik analiz yöntemleri olarak sınıflandırıyoruz (Harvey, 2016).
Gravimetrik analiz problemleri, birkaç ekstra adımlı stokiyometri problemleridir.
Herhangi bir stokiyometrik hesaplama yapmak için, dengeli kimyasal denklemin katsayılarına ihtiyacımız var.
Örnek bir baryum klorür dihidrat (BaCl içeriyorsa, örneğin, 2 H 2 O) yabancı maddelerin, safsızlık miktarı suyun buharlaştırılması için numunenin ısıtılması suretiyle elde edilebilir.
Orijinal numune ile ısıtılmış numune arasındaki kütle farkı bize gram olarak baryum klorürde bulunan su miktarını verecektir.
Basit bir stokiyometrik hesaplama ile numunedeki safsızlık miktarı elde edilecektir (Khan, 2009).
Kademeli damıtma
Fraksiyonel damıtma, sıvı bir karışımın bileşenlerinin farklı kaynama noktalarına göre farklı parçalara (fraksiyonlar olarak adlandırılır) ayrıldığı bir işlemdir.
Karışımdaki bileşiklerin uçuculuklarındaki farklılık, ayrılmalarında temel bir rol oynar.
Fraksiyonel damıtma, kimyasalları saflaştırmak ve ayrıca bileşenlerini elde etmek için karışımları ayırmak için kullanılır. Laboratuar tekniği olarak ve prosesin büyük ticari öneme sahip olduğu endüstride kullanılır.
Kaynayan bir çözeltiden çıkan buharlar, fraksiyonasyon kolonu adı verilen uzun bir kolondan geçirilir.
Sütun, yoğunlaşma ve buharlaşma için daha fazla yüzey alanı sağlayarak ayırmayı iyileştirmek için plastik veya cam boncuklarla doldurulur.
Şekil 2: Laboratuvarda fraksiyonel damıtma için kurulum.
Kolonun sıcaklığı uzunluğu boyunca kademeli olarak azalır. Kaynama noktası daha yüksek olan bileşenler kolon üzerinde yoğunlaşır ve çözüme geri döner.
Daha düşük kaynama noktasına sahip bileşenler (daha uçucu) kolondan geçer ve üste yakın bir yerde toplanır.
Teorik olarak, daha fazla boncuk veya plakaya sahip olmak, ayırmayı iyileştirir, ancak plakaların eklenmesi, bir damıtmayı tamamlamak için gereken süre ve enerjiyi de artırır (Helmenstine, 2016).
Referanslar
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 16 Mayıs). Buhar Basıncı Tanımı. Thinkco.com'dan kurtarıldı.
- Encyclopædia Britannica. (2017, 10 Şubat). Buhar basıncı. Britannica.com'dan kurtarıldı.
- Harvey, D. (2016, 25 Mart). Buharlaşma Gravimetrisi. Chem.libretexts'ten kurtarıldı.
- Helmenstine, AM (2016, 8 Kasım). Kesirli Distilasyon Tanımı ve Örnekler. Thinkco.com'dan kurtarıldı.
- Jim Clark, IL (2017, 3 Mart). Raoult Yasası. Chem.libretexts'ten kurtarıldı.
- Khan, S. (2009, 27 Ağustos). Gravimetrik analize giriş: Volatilizasyon gravimetrisi. Khanacademy'den kurtarıldı.
- Louis Gordon, RW (2014). Accessscience.com'dan kurtarıldı.
- Buhar basıncı. (SF). Chem.purdue.edu'dan kurtarıldı.