Förångningsvärme i vad den består av, vatten, etanol, aceton, cyklohexan

den värmeförångning eller förångning entalpi är den energi som ett gram flytande ämne måste absorbera vid kokpunkten vid en konstant temperatur; det vill säga, slutföra övergången från vätskefasen till gasfasen. Det uttrycks vanligtvis med enheterna j / g eller cal / g; och i kJ / mol, när vi talar om den molära entalpien av förångning.

Detta koncept är mer vardagligt än det verkar. Till exempel arbetar många maskiner, t.ex. ångtåg, tack vare den energi som släpps ut av vattenånga. På jordens yta kan stora massor av ånga ses uppåt mot himlen, som i bilden nedan.

Även förångningen av svett på huden kyler eller uppfriskar på grund av förlusten av kinetisk energi; vilket medför en minskning av temperaturen. Upphetsningen av friskhet ökar när vinden blåser, för att den snabbt tar bort vattendroppen från svettdropparna.

Förångningsvärmen beror inte bara på mängden substans men på dess kemiska egenskaper; speciellt av molekylär struktur och typen av intermolekylära interaktioner närvarande.

index

• 1 Vad består det av??
  • 1.1 Genomsnittlig kinetisk energi
  • 1.2 Ångtryck
• 2 Värme av vattenförångning
• 3 etanol
• 4 aceton
• 5 cyklohexan
• 6 av bensen
• 7 toluen
• 8 hexan
• 9 referenser

Vad består det av??

Värmen av förångning (ΔH_VAP) är en fysisk variabel som speglar vätskans sammanhållningskrafter. Sammanhållningskrafterna förstås som de som håller molekylerna (eller atomerna) tillsammans i vätskefasen. Flyktiga vätskor har till exempel svaga sammanhållningskrafter; medan de av vatten är mycket starka.

Varför det faktum att en vätska är mer flyktig än en annan och att på grund av detta behöver mer värme förångas helt vid kokpunkten? Svaret ligger i de intermolekylära interaktionerna eller Van der Waals-krafterna.

Beroende på ämnets molekylära struktur och kemiska identitet varierar dess intermolekylära interaktioner, liksom storleken på dess sammanhållningskrafter. För att förstå det måste olika ämnen analyseras med ΔH_VAP annorlunda.

Genomsnittlig kinetisk energi

Sammanhållningskrafterna i en vätska kan inte vara mycket starka, annars skulle dess molekyler inte vibrera. Här, "vibrera" hänvisar till fri och slumpmässig rörelse av varje molekyl i vätskan. Vissa går långsammare eller snabbare än andra. det vill säga inte alla av dem har samma kinetiska energi.

Därför är det tal om a genomsnittlig kinetisk energi för alla vätskans molekyler. De molekyler som är tillräckligt snabba kommer att kunna övervinna de intermolekylära krafter som behåller den i vätskan och kommer att fly till gasfasen; ännu mer, om dessa är på ytan.

När den första molekylen M med hög kinetisk energi har flyts, uppskattas den genomsnittliga kinetiska energin igen..

Varför? Eftersom de snabbare molekylerna flyter in i gasfasen, fortsätter de långsammare i vätskan. En högre molekylär långsamhet är lika med kylning.

Ångtryck

När M-molekyler flyter in i gasfasen kan de återvända till vätskans sinus; Om vätskan utsätts för miljön tenderar emellertid alla molekyler att undvikas och det sägs att det var en förångning.

Om vätskan hålls i en hermetiskt förseglad behållare kan en flytande gasjämvikt upprättas; det vill säga, den hastighet som de gasformiga molekylerna lämnar kommer att vara densamma som de kommer in i.

Trycket som utövas av gasmolekylerna på vätskans yta i denna jämvikt är känt som ångtryck. Om behållaren är öppen kommer trycket att vara lägre jämfört med det som verkar på den slutna behållarens vätska.

Ju högre ångtrycket desto mer flyktigt är vätskan. Att vara mer volatil, desto svagare är dess sammanhållningskrafter. Därför krävs mindre värme för att förånga den till sin normala kokpunkt. det vill säga den temperatur vid vilken ångtrycket och atmosfärstrycket utjämnas, 760 torr eller 1atm.

Värme för förångning av vatten

Vattenmolekyler kan bilda de kända vätebindningarna: H-0-H-OH₂. Denna speciella typ av intermolekylär interaktion, även om det är svagt om tre eller fyra molekyler beaktas, är extremt stark när man talar om miljoner av dem..

Värmen vid förångning av vatten vid kokpunkten är 2260 J / g eller 40,7 kJ / mol. Vad betyder det? För att förånga ett gram vatten vid 100 ° C behövs 2260J (eller 40,7 kJ för att indunsta en mol vatten, det vill säga omkring 18 g).

Vatten vid människokroppens temperatur, 37 ° C, har en AH_VAP högre. Varför? För att, enligt definitionen, måste vattnet upphettas till 37 ° C tills det når sin kokpunkt och avdunstar helt. därför, ΔH_VAP det är större (och det är ännu mer så när det gäller kalla temperaturer).

Av etanol

ΔH_VAP av etanol vid kokpunkten är 855 J / g eller 39,3 kJ / mol. Observera att den är lägre än vatten, eftersom dess struktur, CH₃CH₂OH, det kan knappt bilda en vätebro. Det fortsätter emellertid att vara bland de vätskor med högsta kokpunkten.

Av aceton

ΔH_VAP av aceton är 521 J / g eller 29,1 kJ / mol. Eftersom den speglar sin förångningsvärme är den en mycket mer flyktig vätska än vatten eller etanol och kokar därför vid en lägre temperatur (56ºC).

Varför? Eftersom dess CH-molekyler₃OCH₃ de kan inte bilda vätebroar och kan endast interagera med dipol-dipolkrafter.

Av cyklohexan

För cyklohexan är dess AH_VAP är 358 J / g eller 30 kJ / mol. Består av en sexkantig ring med formel C₆H₁₂. Deras molekyler interagerar med dispersionskrafter från London, eftersom de är apolära och saknar dipolmoment.

Observera att även om det är tyngre än vatten (84 g / mol vs 18 g / mol) är dess sammanhållningskrafter lägre.

Av bensen

ΔH_VAP av bensen, aromatisk hexagonal ring med formel C₆H₆, är 395 J / g eller 30,8 kJ / mol. Liksom cyklohexan, samverkar den genom dispersionskrafter; men det är också kapabelt att bilda dipoler och omplacera ringenas yta (där deras dubbelbindningar är delokaliserade) över andra.

Detta förklarar varför det är apolärt, och inte särskilt tungt, det har en ΔH_VAP relativt hög.

Från toluen

ΔH_VAP av toluen är ännu högre än den för bensen (33,18 kJ / mol). Detta beror på det faktum att dess metylgrupper, -CH₃ de samarbetar vid det dipolära ögonblicket av toluen; som i sin tur kan de interagera med dispersionskrafter.

Från hexan

Och slutligen är ΔH_VAP av hexan är 335 J / g eller 28,78 kJ / mol. Dess struktur är CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, det vill säga linjärt, till skillnad från det för cyklohexan, som är hexagonalt.

Trots att deras molekylmassor skiljer sig mycket litet (86 g / mol mot 84 g / mol), påverkar den cykliska strukturen direkt hur molekyler interagerar. Att vara en ring är dispergeringskrafterna mer effektiva; medan i den linjära strukturen av hexan är de mer "errant".

Värdena på ΔH_VAP för hexan, strider de mot aceton. I princip bör hexan, eftersom den har en högre kokpunkt (81ºC), ha en ΔH_VAP större än aceton som kokar vid 56ºC.

Skillnaden är att aceton har a värmekapacitet högre än hexan. Detta innebär att för att värma ett gram aceton från 30 ° C till 56 ° C och avdunsta det kräver mer värme än det som används för att värma ett gram hexan från 30 ° C till kokpunkten 68 ° C..

referenser

1. TutorVista. (2018). Enthalpy of Vaporization. Hämtad från: chemistry.tutorvista.com
2. Kemi LibreTexts. (3 april 2018). Förångningsvärme Hämtad från: chem.libretexts.org
3. Dortmund Data Bank. (N.D.). Standardvärme för förångning av cyklohexan. Hämtad från: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W. E. (2003). Entalier av förångning av organiska och organometalliska föreningar, 1880-2002. J. Phys. Chem. Ref. Data, volym 32, nr 2.
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, sid 461-464.
6. Khan Academy. (2018). Värmekapacitet, förångningsvärme och täthet av vatten. Hämtad från: www.khanacademy.org