Delen:
Wat is vervluchtiging?
de vervluchting Het is het proces van het omzetten van een chemische stof van een vloeibare of vaste toestand naar een gasvormige of damptoestand. Andere termen die worden gebruikt om hetzelfde proces te beschrijven zijn verdamping, destillatie en sublimatie.
Een stof kan vaak door vervluchtiging van een andere worden gescheiden en kan vervolgens worden teruggewonnen door stoomcondensatie.
De stof kan sneller worden vervluchtigd door het te verwarmen om de dampspanning te verhogen of door de damp te verwijderen met een stroom inert gas of een vacuümpomp.
Procedures voor verwarming omvatten de vervluchtiging van water, kwik of arseentrichloride om deze stoffen te scheiden van de storende elementen.
Soms worden chemische reacties gebruikt om vluchtige producten te produceren, zoals de uitstoot van kooldioxide uit carbonaten, ammoniak in de Kjeldahl-methode voor de bepaling van stikstof en zwaveldioxide bij de bepaling van zwavel in staal..
De vervluchtigingsmethoden worden over het algemeen gekenmerkt door grote eenvoud en bedieningsgemak, behalve wanneer hoge temperaturen of materialen nodig zijn die zeer corrosiebestendig zijn (Louis Gordon, 2014).
Verdamping van dampdruk
Wetende dat de kooktemperatuur van water 100 ° C is, heb je je ooit afgevraagd waarom regenwater verdampt?
Is het op 100 ° C? Zo ja, waarom word ik niet heet? Heb je je ooit afgevraagd wat de karakteristieke geur van alcohol, azijn, hout of plastic geeft? (Dampdruk, S.F.)
Degene die verantwoordelijk is voor dit alles is een eigenschap die bekend staat als dampspanning, wat de druk is die wordt uitgeoefend door een damp in evenwicht met de vaste of vloeibare fase van dezelfde stof.
Ook de partiële druk van de stof in de atmosfeer op de vaste of vloeibare stof (Anne Marie Helmenstine, 2014).
De dampspanning is een maatstaf voor de neiging van een materiaal om in de gas- of damptoestand te veranderen, dat wil zeggen een maat voor de vluchtigheid van de stoffen.
Naarmate de dampspanning toeneemt, wordt het vermogen van de vloeistof of vaste stof om te verdampen meer vluchtig.
De dampspanning neemt toe met de temperatuur. De temperatuur waarbij de dampspanning op het oppervlak van een vloeistof gelijk is aan de druk die wordt uitgeoefend door de omgeving, wordt het kookpunt van de vloeistof genoemd (Encyclopædia Britannica, 2017).
De dampspanning is afhankelijk van de opgeloste stof in oplossing (het is een colligatieve eigenschap). Op het oppervlak van de oplossing (lucht-gasinterface) hebben de meest oppervlakkige moleculen de neiging te verdampen, waarbij ze tussen fasen uitwisselen en een dampspanning genereren.
De aanwezigheid van opgeloste stof vermindert het aantal oplosmiddelmoleculen in de interface, waardoor de dampspanning wordt verlaagd.
De verandering in dampspanning kan worden berekend met de wet van Raoult voor niet-vluchtige opgeloste stoffen, die wordt gegeven door:
Wanneer P1 de dampspanning is na toevoeging van de opgeloste stof, is x1 de molaire fractie van genoemde opgeloste stof en P ° is de dampspanning van het zuivere oplosmiddel. Als we de som van de molaire fracties van de opgeloste stof hebben en het oplosmiddel is gelijk aan 1, dan hebben we:
Waarbij X2 de molfractie van het oplosmiddel is. Als we beide zijden van de vergelijking vermenigvuldigen met P ° dan blijft het:
Vervanging (1) in (3) is:
(4)
Dit is de variatie in dampspanning bij het oplossen van een opgeloste stof (Jim Clark, 2017).
Gravimetrische analyse
Gravimetrische analyse is een klasse van laboratoriumtechnieken die wordt gebruikt om de massa of concentratie van een stof te bepalen door een verandering in massa te meten.
De chemische stof die we proberen te kwantificeren, wordt soms de analyt genoemd. We kunnen gravimetrische analyse gebruiken om vragen te beantwoorden zoals:
- Wat is de concentratie van de analyt in een oplossing?
- Hoe puur is ons monster? Het monster kan hier een vaste stof of een oplossing zijn.
Er zijn twee veel voorkomende typen gravimetrische analyse. Beide omvatten het veranderen van de fase van de analyt om deze van de rest van een mengsel te scheiden, wat resulteert in een verandering in de massa.
Een van deze methoden is precipitatie gravimetrie, maar degene die ons echt interesseert, is de gravimetrie van de vervluchtiging.
De gravimetrie van de vervluchtiging is gebaseerd op het thermisch of chemisch ontbinden van het monster en het meten van de resulterende verandering in de massa.
Als alternatief kunnen we een vluchtig ontbindingsproduct vangen en wegen. Omdat de afgifte van een vluchtige soort een essentieel onderdeel van deze methoden is, classificeren we ze collectief als gravimetrische methoden voor vervluchtiginganalyse (Harvey, 2016).
De problemen van gravimetrische analyse zijn eenvoudig stoichiometrieproblemen met een paar extra stappen.
Om een stoichiometrische berekening uit te voeren, hebben we de coëfficiënten van de gebalanceerde chemische vergelijking nodig.
Als een monster bijvoorbeeld onzuiverheden van bariumchloridedihydraat bevat (BaCl2● H2O), kan de hoeveelheid onzuiverheden worden verkregen door het monster te verwarmen om het water te verdampen.
Het verschil in massa tussen het originele monster en het verwarmde monster zal ons in grammen de hoeveelheid water in bariumchloride geven.
Met een eenvoudige stoichiometrische berekening wordt de hoeveelheid onzuiverheden in het monster verkregen (Khan, 2009).
Gefractioneerde destillatie
Gefractioneerde destillatie is een proces waarbij de componenten van een vloeibaar mengsel worden gescheiden in verschillende delen (fracties genaamd) op basis van hun verschillende kookpunten..
Het verschil in vluchtigheid van de verbindingen van het mengsel speelt een fundamentele rol bij hun scheiding.
Gefractioneerde destillatie wordt gebruikt om chemische producten te zuiveren en ook om de mengsels te scheiden om hun componenten te verkrijgen. Het wordt gebruikt als laboratoriumtechniek en in de industrie, waar het proces van groot commercieel belang is.
De dampen van een kokende oplossing worden langs een hoge kolom gevoerd, de fractioneringskolom genoemd.
De kolom is gevuld met plastic of glazen kralen om de scheiding te verbeteren, wat zorgt voor meer oppervlakte voor condensatie en verdamping.
De temperatuur van de kolom neemt geleidelijk af langs de lengte ervan. De componenten met een hoger kookpunt condenseren in de kolom en keren terug naar de oplossing.
Componenten met lagere (meer vluchtige) kookpunten passeren de kolom en worden bovenaan verzameld.
Theoretisch verbetert het hebben van meer kralen of platen de scheiding, maar de toevoeging van platen verhoogt ook de tijd en energie die nodig is om een destillatie te voltooien (Helmenstine, 2016).
referenties
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 16 mei). Stoomdrukdefinitie. Opgehaald van thoughtco.com.
- Encyclopædia Britannica. (2017, 10 februari). Dampspanning. Hersteld van britannica.com.
- Harvey, D. (2016, 25 maart). Volatilisatie Gravimetrie. Hersteld van chem.libretexts.
- Helmenstine, A. M. (2016, 8 november). Definitie en voorbeelden van fractionele destillatie. Opgehaald van thoughtco.com.
- Jim Clark, I.L. (2017, 3 maart). De wet van Raoult. Herstelde dechem.libretexts.
- Khan, S. (2009, 27 augustus). Inleiding tot de gravimetrische analyse: gravimetrie van de vervluchtiging. Teruggeplaatst van de Khanacademy.
- Louis Gordon, R. W. (2014). Opgehaald van accessscience.com.
- Dampdruk. (S.F.). Opgehaald van chem.purdue.edu.