- Damptrykk konsept
- Damptrykk og intermolekylære krefter
- Fordamping og flyktighet
- Termodynamisk likevekt
- Eksempler på damptrykk
- Løste øvelser
- Oppgave 1
- Oppgave 2
- referanser
Den damptrykket er en som opplever overflaten av en væske eller et fast stoff, som et produkt av et termodynamisk likevekt av partiklene i et lukket system. Et lukket system forstås som en beholder, beholder eller flaske som ikke er utsatt for luft og atmosfæretrykk.
Derfor utøver all væske eller faststoff i en beholder på seg et damptrykk som er karakteristisk og karakteristisk for deres kjemiske natur. En uåpnet flaske med vann er i likevekt med vanndamp, som "tamper" overflaten av væsken og flaskenes indre vegger.
Kullsyreholdige drikker illustrerer konseptet med damptrykk. Kilde: Pixabay.
Så lenge temperaturen holder seg konstant, vil det ikke være noen variasjon i mengden vanndamp som er tilstede i flasken. Men hvis det øker, vil det komme et punkt der det vil bli skapt trykk slik at det kan skyte lokket opp; som skjer når du bevisst prøver å fylle og lukke en flaske med kokende vann.
Kullsyreholdige drikker er derimot et tydeligere (og tryggere) eksempel på hva som menes med damptrykk. Når den blir avdekket, blir gass-væskebalansen inni avbrutt, og frigjør dampen utvendig i en lyd som ligner på et sus. Dette ville ikke skje hvis damptrykket var lavere eller ubetydelig.
Damptrykk konsept
Damptrykk og intermolekylære krefter
Uncapping flere kullsyreholdige drikker, under samme forhold, gir en kvalitativ idé om hvilke som har høyere damptrykk, avhengig av intensiteten til lyden som sendes ut.
En flaske eter ville også oppføre seg på samme måte; ikke så en av olje, honning, sirup eller en haug med malt kaffe. De vil ikke lage noen merkbar støy med mindre de frigjør gasser fra nedbrytning.
Dette er fordi damptrykket deres er lavere eller ubetydelig. Det som rømmer fra flasken er molekyler i gassfasen, som først må overvinne kreftene som holder dem "fanget" eller sammenhengende i væsken eller faststoffet; det vil si at de må overvinne de intermolekylære kreftene eller interaksjonene som molekylene utøver i miljøet.
Hvis det ikke var noen slike interaksjoner, ville det ikke engang være en væske eller et fast stoff som skulle lukkes inne i flasken. Derfor, jo svakere intermolekylære interaksjoner, desto mer sannsynlig er molekylene å forlate den forstyrrede væsken, eller de ordnede eller amorfe strukturer av det faste stoffet.
Dette gjelder ikke bare rene stoffer eller forbindelser, men også blandinger, der allerede nevnte drikker og brennevin kommer inn. Dermed er det mulig å forutsi hvilken flaske som vil ha høyere damptrykk ved å vite sammensetningen av innholdet.
Fordamping og flyktighet
Væsken eller faststoffet inne i flasken, forutsatt at den ikke er lukket, vil fordampe kontinuerlig; det vil si at molekylene på overflaten slipper ut i gassfasen, som er spredt i luften og dens strømmer. Det er grunnen til at vannet ender med å fordampe helt hvis flasken ikke er lukket eller potten er dekket.
Men det samme skjer ikke med andre væsker, og mye mindre når det gjelder faste stoffer. Damptrykket for sistnevnte er vanligvis så latterlig at det kan ta millioner av år før en reduksjon i størrelse oppfattes; forutsatt at de ikke har rustet, erodert eller dekomponert på den tiden.
Et stoff eller en forbindelse sies da å være flyktig hvis det fordamper raskt ved romtemperatur. Merk at flyktighet er et kvalitativt konsept: det er ikke kvantifisert, men er et produkt av å sammenligne fordampning mellom forskjellige væsker og faste stoffer. De som fordamper raskere, vil bli ansett som mer ustabile.
På den annen side er damptrykket målbart, og samler i seg selv det som forstås ved fordampning, koking og flyktighet.
Termodynamisk likevekt
Molekyler i gassfasen kolliderer med overflaten av væsken eller faststoffet. Ved å gjøre det kan de intermolekylære kreftene til de andre, mer kondenserte molekylene stoppe og holde dem, og dermed forhindre at de slipper ut igjen som damp. Imidlertid klarer andre molekyler på overflaten å flykte, og integrerer dampen.
Hvis flasken er lukket, vil det komme en tid hvor antall molekyler som kommer inn i væsken eller faststoffet vil være lik de som forlater dem. Så vi har en likevekt, som avhenger av temperaturen. Hvis temperaturen øker eller synker, vil damptrykket endre seg.
Jo høyere temperatur, jo høyere damptrykk, fordi molekylene i væsken eller faststoffet vil ha mer energi og lettere kan slippe ut. Men hvis temperaturen forblir konstant, vil likevekten gjenopprettes; det vil si at damptrykket vil slutte å øke.
Eksempler på damptrykk
Anta at du har n-butan, CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 , og karbondioksid, CO 2 , i to separate containere. Ved 20 ° C ble deres damptrykk målt. Damptrykket for n-butan er omtrent 2,17 atm, mens det for karbondioksid er 56,25 atm.
Damptrykk kan også måles i enheter av Pa, bar, torr, mmHg og andre. CO 2 har et damptrykk nesten 30 ganger høyere enn n-butan, så ved første øyekast må beholderen være mer motstandsdyktig for å kunne lagre den; og hvis den har sprekker, vil den skyte med større vold rundt omgivelsene.
Denne CO 2 finnes oppløst i kullsyreholdige drikker, men i små nok mengder slik at flasker eller bokser ikke kan eksplodere, men bare produserer en lyd når du slipper unna.
På den annen side har vi dietyleter, CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 eller Et 2 O, hvis damptrykk ved 20 ºC er 0,49 atm. En beholder av denne eteren når den er avdekket, vil høres ut som den for en brus. Damptrykket er nesten 5 ganger lavere enn for n-butan, så i teorien vil det være tryggere å håndtere en flaske dietyleter enn en flaske n-butan.
Løste øvelser
Oppgave 1
Hvilken av de følgende to forbindelser forventes å ha et damptrykk større enn 25 ° C? Dietyleter eller etylalkohol?
Den strukturelle formel dietyleter er CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , og som etylalkohol, CH 3 CH 2 OH. I prinsippet har dietyleter en høyere molekylmasse, den er større, så det kan antas at damptrykket er lavere siden molekylene er tyngre. Det motsatte er imidlertid sant: dietyleter er mer flyktig enn etylalkohol.
Dette er fordi CH 3- CH 2- OH- molekyler , for eksempel CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , samvirker via dipol-dipol-krefter. Men i motsetning til dietyleter, er etylalkohol i stand til å danne hydrogenbindinger, som er preget av å være spesielt sterke og retningsbestemte dipoler: CH 3 CH 2 HO-HOCH 2 CH 3 .
Følgelig er damptrykket til etylalkohol (0,098 atm) lavere enn det for dietyleter (0,664 atm), selv om molekylene er lettere.
Oppgave 2
Hvilket av de følgende to faste stoffer antas å ha det høyeste damptrykk ved 25 ° C? Naftalen eller jod?
Naftalenmolekylet er bicyklisk, har to aromatiske ringer, og et kokepunkt på 218 ºC. For sin del er jod lineær og homonukleær, I 2 eller II, med et kokepunkt på 184 ºC. Disse egenskapene rangerer alene jod som muligens det faste stoffet med det høyeste damptrykk (det koker ved laveste temperatur).
Begge molekylene, naftalen og jod, er apolare, så de samvirker gjennom spredningskreftene i London.
Naftalen har en høyere molekylmasse enn jod, og det er derfor forståelig å anta at molekylene har vanskeligere for å forlate det svarte, velduftende, tjæreholdige faste stoffet; mens det for jod blir lettere å unnslippe de mørk lilla krystaller.
I følge data hentet fra Pubchem er damptrykket ved 25 ºC for henholdsvis naftalen og jod: 0,085 mmHg og 0,233 mmHg. Derfor har jod et damptrykk 3 ganger høyere enn naftalen.
referanser
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
- Damptrykk. Gjenopprettet fra: chem.purdue.edu
- Wikipedia. (2019). Damptrykk. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Redaktørene av Encyclopaedia Britannica. (3. april 2019). Damptrykk. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
- Nichole Miller. (2019). Damp Pressure: Definisjon, ligning og eksempler. Studere. Gjenopprettet fra: study.com