Höyrypainekonsepti, esimerkit ja harjoitukset ratkaistu

Se Höyrynpaine Se kokee nestemäisen tai kiinteän kiinteän pinnan, sen hiukkasten termodynaamisen tasapainon tuotteena suljetussa järjestelmässä. Suljettu järjestelmä ymmärretään säiliö, astia tai pullo, jotka eivät ole alttiina ilmalle ja ilmakehän paineelle.

Siksi kaikki astiassa olevat nestemäiset tai kiinteät kohdat kohdistavat itselleen kemiallisen luonteensa tyypillisen höyrynpaineen. Avaamaton vesipullo on tasapainossa vesihöyryn kanssa, joka "apisona" nesteen pinta ja pullon sisäseinät.

Kaasioidut juomat kuvaavat höyrypaineen käsitettä. Lähde: Pixabay.

Lämpötila pysyy vakiona, pullossa ei ole vaihtelevaa vesihöyryn määrää. Mutta jos se kasvaa, saapuu kohta, jossa luodaan paine, joka voi ampua kannen; kuten tapahtuu yrittäessään täyttää ja tarkoituksella sulkea pullo kiehuvalla vedellä.

Kaasioidut juomat puolestaan ​​ovat ilmeisempi (ja turvallisempi) esimerkki, joten höyrynpaine ymmärretään. Kun ne paljastavat, kaasu-nestetasapaino keskeytetään sisälle, höyry vapautuu ulkopuolelle, joka on samanlainen kuin satula. Tätä ei tapahdu, jos höyrypaineesi olisi alhaisempi tai halveksittava.

[TOC]

Höyrypainekonsepti

Höyryn paine ja molekyylien väliset voimat

Useiden kaasutettujen juomien paljastaminen samoihin olosuhteisiin tarjoaa laadullisen idean, jolla on suurempi höyrynpaine, riippuen säteilyn äänen voimakkuudesta.

Pullo eetteriä käyttäytyisi myös samalla tavalla; Ei niin öljyä, hunajaa, siirappia tai jauhettua kahvia. He eivät tee mitään ilmoitusta, elleivät ne vapauta kaasuja hajoamisen vuoksi.

Tämä johtuu siitä, että heidän höyrynpaineet ovat alhaisemmat. Pullon pakenevat kaasufaasimolekyylit, joiden on ensin voitettava voimat, jotka pitävät ne "loukkuun" tai yhtenäisenä nesteessä tai kiinteässä; Eli heidän on voitettava ympäristön molekyylien käyttämät molekyylien väliset voimat tai vuorovaikutukset.

Voi palvella sinua: magnesiumfluoridi: rakenne, ominaisuudet, synteesi, käyttö

Jos vuorovaikutusta ei olisi, pullon sisäpuolelle ei olisi edes nestettä tai kiinteää lukitusta. Siksi, mitä heikommat molekyylien väliset vuorovaikutukset ovat, sitä todennäköisemmin molekyylit hylkäävät häiriöisen nesteen tai kiinteistön järjestyksen tai amorfiset rakenteet.

Tämä koskee paitsi puhtaita aineita tai yhdisteitä, myös seoksia, joissa edellä mainitut juomat ja viinat tulevat. Siten on mahdollista ennustaa, millä pullolla on suurempi höyrypaine tuntemalla sen sisällön koostumus.

Haihtuminen ja volatiliteetti

Pullon sisällä oleva neste tai kiinteä olettaen, että se paljastetaan, haihtuu jatkuvasti; toisin sanoen sen pinnan molekyylit pakenevat kaasufaasiin, jotka ovat dispergoituneet ilmassa ja sen virroissa. Siksi vesi lopulta haihtuu kokonaan, jos pullo ei sulkeudu tai potti on peitetty.

Mutta samaa ei tapahdu muiden nesteiden kanssa, paljon vähemmän kiinteiden aineiden suhteen. Viimeksi mainitun höyrynpaine on yleensä niin naurettava, että tarvitaan ehkä miljoonia vuosia ennen koon pienenemistä; Olettaen, että niitä ei ole hapettu, heikentynyt tai hajotettu koko ajan.

Sitten sanotaan, että aine tai yhdiste on haihtuva, jos se haihtuu nopeasti huoneenlämpötilassa. Huomaa, että volatiliteetti on laadullinen käsite: sitä ei ole määritetty, vaan se on tulos useiden nesteiden ja kiintoaineiden haihtumisen vertailussa. Niitä, jotka haihtuvat nopeammin, pidetään haihtuvimpana.

Toisaalta, höyrynpaine on pilaantunut, keräämällä itsessään sen, mikä ymmärretään haihtumisesta, kiehumisesta ja volatiliteetista.

Termodynaaminen tasapaino

Kaasufaasin molekyylit törmäävät nesteen tai kiinteän aineen pinnan kanssa. Näin toimiessaan muiden molekyylien väliset voimat, jotka ovat kondensoituneempia, voivat pysäyttää ja säilyttää ne, välttäen siten uudelleen höyrynä. Kuitenkin prosessissa muut pintamolekyylit onnistuvat pakenemaan, muuttuen höyryksi.

Jos pullo on suljettu, tulee aika, jolloin nesteeseen tai kiinteään molekyylien lukumäärä on yhtä suuri kuin ne, jotka jättävät ne. Meillä on tasapaino, joka riippuu lämpötilasta. Jos lämpötila nousee tai laskee, höyrynpaine muuttuu.

Voi palvella sinua: amiesit

Korkeammassa lämpötilassa, mitä korkeammalla höyrypaineella, koska nestemäiset tai kiinteät molekyylit ovat enemmän energiaa ja ne voivat paeta helpommin. Mutta jos lämpötila pysyy vakiona, tasapaino vahvistetaan uudelleen; toisin sanoen höyrynpaine lakkaa kasvavan.

Höyrypaineesimerkit

Oletetaan, että sinulla on n-Butano, ch₃CH₂CH₂CH₃, ja hiilidioksidi, CO₂, Kahdessa erillisessä astiassa. 20 ºC: n lämpötilassa heidän höyryn paineet mitattiin. Höyrynpaine n-Butano on noin 2,17 atm, kun taas hiilidioksidi on 56,25 atm.

Höyrypaineet voidaan mitata myös PA: n, Barin, Torrin, MMHG: n ja muiden yksiköissä. Yhteistyökumppani₂ Sillä on höyrynpaine melkein 30 kertaa korkeampi kuin n-Butaani, joten ensi silmäyksellä säiliön on oltava vastustuskykyisempi sen säilyttämiseksi; Ja halkeamien hankkiminen, se ampuu väkivaltaisemmin ympäri.

Tämä yhteistyö₂ Se on liuennut kaasutettuihin juomiin, mutta melko pieninä määrinä niin, että kun pullot tai tölkit eivät räjähtää, mutta vain yksi ääni tapahtuu.

Toisaalta meillä on ruokavalio, ch₃CH₂Kisko₂CH₃ tai ET₂Tai, jonka höyrynpaine 20 ºC: lla on 0,49 atm. Tämän eetterin säiliö, kun paljastaminen kuulostaa samanlaiselta kuin sooda. Sen höyrynpaine on melkein viisi kertaa vähemmän kuin n-butaani, joten teoriassa on varmasti manipuloida pullo DietLéteriä kuin pullo n-butaani.

Ratkaisut

Harjoitus 1

Millä seuraavista kahdesta yhdisteestä odotetaan olevan höyrynpaine yli 25 ºC? Dietyléter tai etyylialkoholi?

Dietyylin rakenteellinen kaava on CHO₃CH₂Kisko₂CH₃, ja etyylialkoholi, Cho₃CH₂vai niin. Periaatteessa dietyyléterillä on suurempi molekyylimassa, se on suurempi, joten voidaan uskoa, että sen höyrynpaine on alhaisempi, koska sen molekyylit ovat raskaampia. Kuitenkin tapahtuu päinvastoin: dietyyli on haihtuvaa kuin etyylialkoholi.

Se voi palvella sinua: hypokloorihappo (HCLO): rakenne, ominaisuudet, käytöt, synteesi

Tämä johtuu siitä, että choles cho₃CH₂Voi, kuten Choons₃CH₂Kisko₂CH₃, He ovat vuorovaikutuksessa dipoli-dipolovoimien kautta. Mutta toisin kuin dietyyli, etyylialkoholi kykenee muodostamaan vety silloja, joille on ominaista erityisen vahva ja suuntainen dipolit: CHO₃CH₂Ho-hoch₂CH₃.

Tämän seurauksena etyylialkoholin (0,098 atm) höyrynpaine on pienempi kuin dietyyli (0,684 atm) huolimatta siitä, että sen molekyylit ovat kevyempiä.

Harjoitus 2

Millä seuraavista kahdesta kiinteästä aineesta uskotaan olevan korkein höyrynpaine 25ºC: ssa? Naftaleeni tai jodi?.

Naftaleenimolekyyli on kaksisyklinen, siinä on kaksi aromaattista rengasta ja kiehumispiste 218 ºC. Toisaalta jodi on lineaarinen ja homonukleaari, ja₂ tai i-i, kiehumispiste on 184 ºC. Pelkästään nämä ominaisuudet asettavat jodin mahdollisesti kiinteäksi, jolla on suurin höyrynpaine (kiehauta alhaisemmassa lämpötilassa).

Molemmat molekyylit, naftaleeni ja jodi, ovat apolaarisia, joten ne ovat vuorovaikutuksessa Lontoon dispergoivien voimien kautta.

Naftaleenilla on suurempi molekyylimassa kuin jodi, ja siksi on ymmärrettävää olettaa, että niiden molekyylejä on vaikea luopua tuoksuvasta mustasta kiinteästä aineesta; kun taas jodia on helpompi paeta tumman purppurakiteistä.

Otettujen tietojen mukaan Pubchem, Höyrypaineet 25 ºC: ssa naftaleenin ja jodin kohdalla ovat: 0,085 mmHg ja vastaavasti 0,233 mmHg. Siksi jodilla on höyrynpaine 3 kertaa suurempi kuin naftaleeni.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. ed.-A. Cengage -oppiminen.
2. Painehöyry. Palautettu: Chem.Purduke.Edu
3. Wikipedia. (2019). Painehöyry. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
4. Enyclopaedia Britannica -toimittajat. (3. huhtikuuta 2019). Höyryn paine. Encyclopædia britannica. Toipunut: Britannica.com
5. Nichole Miller. (2019). Painehöyry: Määritelmä, yhtälö ja esimerkki. Opiskelu. Toipunut: Opiskelu.com