אידוי החום במה שהוא מורכב, מים, אתנול, אצטון, cyclohexane

ה אידוי החום או אנתלפיה של אידוי היא האנרגיה כי גרם של חומר נוזלי חייב לקלוט בנקודת הרתיחה שלו בטמפרטורה קבועה; כלומר, להשלים את המעבר מן השלב הנוזלי לשלב הגז. זה בא לידי ביטוי בדרך כלל עם יחידות j / g או cal / g; ו ב kJ / מול, כאשר אנו מדברים על אנתלפיה טוחנת של אידוי.

מושג זה הוא יותר מיום ליום. לדוגמה, מכונות רבות, כגון רכבות קיטור, פועלות בזכות האנרגיה המשתחררת על ידי אדי מים. על פני כדור הארץ, ניתן לראות כמויות גדולות של אדים המתרוממות לעבר השמים, כמו אלה שבתמונה למטה.

כמו כן, אידוי של זיעה על העור מתקרר או מרענן עקב אובדן של אנרגיה קינטית; אשר מתרגם לירידה בטמפרטורה. תחושת הרעננות גדלה כאשר הרוח נושבת, משום שהיא מסירה מהר יותר את אדי המים של טיפות הזיעה.

החום של אידוי תלוי לא רק על כמות החומר, אלא על התכונות הכימיות שלה; במיוחד, של המבנה המולקולרי, ואת סוג האינטראקציות intermolecular הנוכחי.

אינדקס

• 1 מה זה מורכב??
  • 1.1 אנרגיה קינטית ממוצעת
  • 1.2 לחץ אדים
• מחממים של אידוי מים
• 3 אתנול
• 4 אצטון
• 5 ציקלוהקסן
• 6 של בנזן
• 7 טולואן
• 8 הקסאן
• 9 הפניות

מה זה מורכב??

החום של אידוי (ΔH_vap) הוא משתנה פיזי המשקף את כוחות הלכידות של הנוזל. כוחות לכידות מובנים כאלו המחזיקים את המולקולות (או האטומים) יחד בשלב הנוזלי. נוזלים נדיפים, למשל, יש כוחות חלש חלש; בעוד אלה של מים חזקים מאוד.

מדוע העובדה שנוזל אחד הוא תנודתי יותר מזה, וכי בגלל זה צריך עוד חום להתאדות לחלוטין בנקודת הרתיחה שלו? התשובה טמונה אינטראקציות intermolecular או כוחות ואן דר ואלס.

בהתאם למבנה המולקולרי ולזהות הכימית של החומר, האינטראקציות הבין-מולקולריות שלו משתנות, כמו גם גודל כוחות הלכידות שלו. כדי להבין את זה, חומרים שונים חייבים להיות מנותח עם ΔH_vap שונה.

אנרגיה קינטית ממוצעת

כוחות לכידות בתוך נוזל לא יכול להיות חזק מאוד, אחרת, המולקולות שלה לא ירטוט. כאן, "רטט" מתייחס תנועה חופשית אקראית של כל מולקולה בנוזל. חלקם הולכים לאט יותר, או מהר יותר מאשר אחרים; כלומר, לא לכולם יש אותה אנרגיה קינטית.

לכן, יש לדבר על א - אנרגיה קינטית ממוצעת עבור כל מולקולות הנוזל. מולקולות אלה הן מהירות מספיק יוכלו להתגבר על כוחות intermolecular כי לשמור אותו בנוזל, וגם להימלט לשלב הגז; אפילו יותר, אם אלה על פני השטח.

כאשר המולקולה הראשונה, בעלת האנרגיה הקינטית הגבוהה, נמלטת, שוב מוערכת האנרגיה הקינטית הממוצעת..

למה? כי כמו מולקולות מהר להימלט לתוך השלב גז, אלה איטיים להישאר בנוזל. איטיות מולקולארית גדולה שווה קירור.

לחץ אדים

כמו מולקולות M להימלט לתוך השלב גז, הם יכולים לחזור הסינוס נוזלי; עם זאת, אם הנוזל חשוף לסביבה, בהכרח כל המולקולות נוטים להימלט והוא אמר כי היה אידוי.

אם הנוזל נשמר במיכל אטום הרמטית, ניתן ליצור שיווי משקל גז נוזלי; כלומר, המהירות שבה המולקולות הגזיות עוזבות תהיה זהה לזו שבה הן נכנסות.

הלחץ המופעל על ידי מולקולות הגז על פני הנוזל בשיווי משקל זה מכונה לחץ אדים. אם המכולה פתוחה, הלחץ יהיה נמוך בהשוואה לזה הפועל על הנוזל של המכולה הסגורה.

ככל לחץ אדי, יותר נדיף את הנוזל. להיות נדיפים יותר, חלשים יותר הם כוחות לכידות שלה. ולכן, פחות חום יידרש כדי להתאדות אותו לנקודת הרתיחה הרגילה שלו; כלומר, הטמפרטורה שבה לחץ אדים ואת הלחץ האטמוספרי הם השווה, 760 טור או 1atm.

מחממים אידוי של מים

מולקולות מים יכולות ליצור את קשרי המימן המפורסמים: H-O-H-OH₂. זה סוג מיוחד של אינטראקציה intermolecular, אם כי חלש אם שלושה או ארבעה מולקולות נחשבים, הוא חזק מאוד כאשר מדברים על מיליוני מהם..

החום של אידוי של מים בנקודת הרתיחה שלו הוא 2260 J / g או 40.7 kJ / mol. מה זה אומר? זה כדי להתאדות גרם של מים ב 100 ° C, 2260J (או 40.7KJ נדרשים להתאדות שומה אחת של מים, כלומר, סביב 18g).

מים בטמפרטורה של גוף האדם, 37 מעלות צלזיוס, יש ΔH_vap מעולה למה? כי, כמו ההגדרה שלה, המים חייבים להיות מחוממים עד 37 מעלות צלזיוס עד שהוא מגיע לנקודת הרתיחה שלו מתאדה לחלוטין; לכן, Δay_vap זה יותר (וזה אפילו יותר כאשר מדובר בטמפרטורות קרות).

אתנול

ΔH_vap של אתנול בנקודת הרתיחה שלו הוא 855 J / גרם או 39.3 kJ / mol. שים לב כי הוא נמוך יותר מים, כי המבנה שלה, CH₃CH₂אה, זה בקושי יכול ליצור גשר מימן. עם זאת, הוא ממשיך להיות בין נוזלים עם נקודות הרתיחה הגבוהה ביותר.

של אצטון

ΔH_vap של אצטון הוא 521 J / גרם או 29.1 kJ / mol. כפי שהוא משקף את החום של אידוי, הוא נוזל נדיף הרבה יותר מאשר מים או אתנול, ולכן, הוא רותח בטמפרטורה נמוכה יותר (56 מעלות צלזיוס).

למה? בגלל מולקולות CH שלה₃OCH₃ הם לא יכולים ליצור גשרי מימן והוא יכול רק אינטראקציה באמצעות דיפול כוחות דיפול.

של ציקלוהקסן

עבור cyclohexane, ΔH שלה_vap הוא 358 J / גרם או 30 kJ / mol. מכיל טבעת משושה עם נוסחה C₆ח₁₂. המולקולות שלהם אינטראקציה על ידי כוחות פיזור מלונדון, כי הם אפולריים וחסר רגע דיפול.

שים לב כי למרות שהוא כבד יותר מאשר מים (84g / mol לעומת 18g / mol), כוחות לכידות שלה הם נמוכים יותר.

של בנזין

ΔH_vap של בנזן, טבעת משושה ארומטי עם נוסחה ג₆ח₆, הוא 395 J / גרם או 30.8 kJ / mol. כמו cyclohexane, זה אינטראקציה על ידי כוחות פיזור; אבל, הוא גם מסוגל להרכיב dyoles ולהעביר את פני השטח של הטבעות (שם קשרים כפולים שלהם delocalised) על פני אחרים.

זה מסביר מדוע להיות אפולרי, ולא כבד מאוד, יש ΔH_vap גבוה יחסית.

מ טולואן

ΔH_vap של טולואן הוא אפילו גבוה יותר מזה של בנזין (33.18 ק"ג / מול). הסיבה לכך היא, בנוסף על מה שהוזכר זה עתה, קבוצות מתיל שלה, -CH₃ הם משתפים פעולה ברגע הטולואן הדו-קוטבי; כמו בתורו, הם יכולים אינטראקציה על ידי כוחות פיזור.

מן הקסאן

ולבסוף, ΔH_vap של הקסאן הוא 335 J / g או 28.78 kJ / mol. המבנה שלה הוא CH₃CH₂CH₂CH₂CH₂CH₃, כלומר, ליניארי, שלא כמו של cyclohexane, שהוא משושה.

למרות שההמונים המולקולריים שלהם נבדלים על ידי מעט מאוד (86g / mol לעומת 84g / mol), המבנה המעגלי משפיע באופן ישיר על האופן שבו המולקולות מקיימות אינטראקציה. להיות טבעת, כוחות פיזור הם יעילים יותר; ואילו במבנה הליניארי של הקסאן, הם יותר "תועים".

הערכים של ΔH_vap עבור הקסאן, הם מתנגשים עם אלה של אצטון. בעיקרון, הקסאן, כי יש לו נקודת רתיחה גבוהה יותר (81 מעלות צלזיוס), צריך להיות ΔH_vap גדול יותר מזה של אצטון, אשר מסתכם ב 56 מעלות צלזיוס.

ההבדל הוא כי אצטון יש קיבולת חום גבוה יותר מאשר הקסאן. משמעות הדבר היא כי כדי לחמם גרם של אצטון מ 30 ° C ל 56 ° C להתאדות אותו, זה דורש יותר חום מאשר זה משמש לחימום גרם של הקסאן מ 30 ° C לנקודת הרתיחה שלה של 68 ° C..

הפניות

1. מורה. (2018). אידלציה של אידוי. מקור: chemistry.tutorvista.com
2. כימיה. (3 באפריל 2018). חום של אידוי מקור: chem.libretexts.org
3. בנק דורטמונד. (s.f.). חום סטנדרטי של אידוי של Cyclohexane. מקור: ddbst.com
4. Chickos J.S. & Acree W. E. (2003). אידאלים של אידוי תרכובות אורגניות ואורגומנטליות, 1880-2002. י 'פיזיקל, נ' נתונים, כרך 32, מס '2.
5. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. כימיה (8th ed.). CENGAGE למידה, עמ '461-464.
6. האקדמיה לחאן. (2018). חום קיבולת, חום של אידוי וצפיפות של מים. מקור: www.khanacademy.org