Co je to volatilizace?

těkavost Je to proces přeměny chemické látky z kapalného nebo pevného stavu na plynný nebo parní stav. Další termíny používané k popisu stejného procesu jsou odpařování, destilace a sublimace.

Látka může být často oddělena od druhého těkáním a pak může být získána kondenzací páry.

Látka může být rychleji odpařena buď zahřátím na zvýšení tlaku par nebo odstraněním páry pomocí proudu inertního plynu nebo vakuové pumpy.

Postupy zahřívání zahrnují odpaření vody, rtuti nebo chloridu arzenitého za účelem oddělení těchto látek od rušivých prvků.

Chemické reakce se někdy používají k výrobě těkavých produktů, jako je uvolňování oxidu uhličitého z uhličitanů, amoniaku v Kjeldahlově metodě pro stanovení dusíku a oxidu siřičitého při stanovení síry v oceli..

Metody odpařování se obecně vyznačují velkou jednoduchostí a snadností obsluhy, s výjimkou případů, kdy jsou zapotřebí vysoké teploty nebo materiály vysoce odolné vůči korozi (Louis Gordon, 2014).

Odpařování parního tlaku

Věděli jste, že teplota varu vody je 100 ° C, přemýšleli jste někdy, proč se dešťová voda vypařuje?

Je to při 100 ° C? Pokud ano, proč nejsem horký? Přemýšleli jste někdy, co dává charakteristickou vůni alkoholu, octu, dřeva nebo plastu? (Vapor Pressure, S.F.)

To, co je odpovědné za toto všechno, je vlastnost známá jako tlak par, což je tlak vyvíjený parou v rovnováze s pevnou nebo kapalnou fází stejné látky..

Rovněž parciální tlak látky v atmosféře na pevnou látku nebo kapalinu (Anne Marie Helmenstine, 2014).

Tlak par je měřítkem tendence materiálu měnit se na plynný nebo parní stav, to znamená míra těkavosti látek..

Jak se tlak páry zvyšuje, kapacita kapaliny nebo pevné látky se vypařuje čím je těkavější.

Tlak páry se bude zvyšovat s teplotou. Teplota, při které se tlak páry na povrchu kapaliny rovná tlaku vyvíjenému prostředím, se nazývá bod varu kapaliny (Encyclopædia Britannica, 2017).

Tlak par bude záviset na rozpuštěné látce rozpuštěné v roztoku (jedná se o koligativní vlastnost). Na povrchu roztoku (rozhraní vzduch-plyn) má většina povrchových molekul tendenci se odpařovat, vyměňovat mezi fázemi a vytvářet tlak páry.

Přítomnost rozpuštěné látky snižuje počet molekul rozpouštědla v rozhraní a snižuje tlak par.

Změnu tlaku par lze vypočítat Raoultovým zákonem pro netěkavé látky, které jsou dány:

Kde P1 je tlak par po přidání rozpuštěné látky, x1 je molární frakce uvedené rozpuštěné látky a P ° je tlak par čistého rozpouštědla. Pokud máme součet molárních frakcí rozpuštěné látky a rozpouštědla se rovná 1, pak máme: 

Kde X2 je molární zlomek rozpouštědla. Vynásobíme-li obě strany rovnice P °, pak zůstane:

Nahrazení (1) v (3) je:

(4)

Toto je změna tlaku par při rozpouštění rozpuštěné látky (Jim Clark, 2017).

Gravimetrická analýza

Gravimetrická analýza je třída laboratorních technik používaných ke stanovení hmotnosti nebo koncentrace látky měřením změny hmotnosti.

Chemikálie, kterou se snažíme kvantifikovat, se někdy nazývá analyt. Gravimetrickou analýzu bychom mohli použít k zodpovězení otázek, jako jsou:

• Jaká je koncentrace analytu v roztoku?
• Jak čistý je náš vzorek? Vzorek zde může být pevný nebo v roztoku.

Existují dva běžné typy gravimetrické analýzy. Oba zahrnují změnu fáze analytu, aby se oddělil od zbytku směsi, což má za následek změnu hmotnosti.

Jednou z těchto metod je srážková gravimetrie, ale ta, která nás opravdu zajímá, je těkavá gravimetrie.

Prchavá gravimetrie je založena na tepelném nebo chemickém rozkladu vzorku a měření výsledné změny jeho hmotnosti.

Případně můžeme zachytit a vážit těkavý rozkladný produkt. Protože uvolňování těkavých látek je nezbytnou součástí těchto metod, klasifikujeme je společně jako gravimetrické metody analýzy těkavosti (Harvey, 2016).

Problémy gravimetrické analýzy jsou jednoduše stechiometrické problémy s několika dalšími kroky.

Pro provedení stechiometrického výpočtu potřebujeme koeficienty vyvážené chemické rovnice.

Například, pokud vzorek obsahuje nečistoty dihydrátu chloridu barnatého (BaCl₂● H₂O), množství nečistot může být získáno zahřátím vzorku k odpaření vody.

Rozdíl hmotnosti mezi původním vzorkem a zahřátým vzorkem nám poskytne v gramech množství vody obsažené v chloridu barnatém.

S jednoduchým stechiometrickým výpočtem se získá množství nečistot ve vzorku (Khan, 2009).

Frakční destilace

Frakční destilace je proces, při kterém jsou složky kapalné směsi rozděleny na různé části (nazývané frakce) podle jejich různých teplot varu..

Rozdíl těkavosti sloučenin směsi hraje zásadní roli v jejich separaci.

Frakční destilace se používá k čištění chemických produktů a také k separaci směsí za účelem získání jejich složek. Používá se jako laboratorní technika i v průmyslu, kde má tento proces velký obchodní význam.

Výpary vařícího roztoku procházejí podél vysokého sloupce, nazývaného frakcionační kolona.

Kolona je naplněna plastovými nebo skleněnými kuličkami, aby se zlepšila separace, která poskytuje větší plochu povrchu pro kondenzaci a odpaření.

Teplota kolony se postupně snižuje po celé její délce. Složky s vyšší teplotou varu kondenzují ve sloupci a vracejí se do roztoku.

Komponenty s nižšími (těkavějšími) body varu procházejí kolonou a jsou shromažďovány v blízkosti vrcholu.

Teoreticky, mít více kuliček nebo desek zlepšuje separaci, ale přidání destiček také zvyšuje čas a energii potřebnou k dokončení destilace (Helmenstine, 2016).

Odkazy

1. Anne Marie Helmenstine. (2014, 16. května). Definice tlaku páry. Zdroj: thinkco.com.
2. Encyclopædia Britannica. (2017, 10. února). Tlak par. Získané z britannica.com.
3. Harvey, D. (2016, 25. března). Volatilizace Gravimetrie. Obnoveno z chem.libretextů.
4. Helmenstine, A. M. (2016, 8. listopadu). Definice a příklady frakční destilace. Zdroj: thinkco.com.
5. Jim Clark, I. L. (2017, 3. března). Raoultův zákon. Obnovené dechem.libretexts.
6. Khan, S. (2009, 27. srpna). Úvod do gravimetrické analýzy: Volatilizace gravimetrie. Získáno z khanacademy.
7. Louis Gordon, R. W. (2014). Zdroj: accessscience.com.
8. Tlak par. (S.F.). Zdroj: chem.purdue.edu.