การระเหยคืออะไร? - เคมี - 2025

การระเหยเป็นกระบวนการของการเปลี่ยนสารเคมีของเหลวหรือของแข็งให้เป็นสถานะก๊าซหรือสถานะไอ คำศัพท์อื่น ๆ ที่ใช้อธิบายกระบวนการเดียวกันคือการกลายเป็นไอการกลั่นและการระเหิด

สารชนิดหนึ่งมักจะแยกออกจากกันได้โดยการระเหยและสามารถกู้คืนได้โดยการควบแน่นของไอ

สารสามารถระเหยได้เร็วขึ้นโดยการให้ความร้อนเพื่อเพิ่มความดันไอหรือโดยการกำจัดไอโดยใช้กระแสก๊าซเฉื่อยหรือปั๊มสุญญากาศ

ขั้นตอนการทำความร้อนรวมถึงการระเหยของน้ำปรอทหรือไตรคลอไรด์อาร์เซนิกเพื่อแยกสารเหล่านี้ออกจากองค์ประกอบที่รบกวน

ปฏิกิริยาเคมีบางครั้งใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ระเหยได้เช่นเดียวกับการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากคาร์บอเนตแอมโมเนียในวิธีเจลดาห์ลสำหรับการหาไนโตรเจนและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในการหากำมะถันในเหล็ก

โดยทั่วไปวิธีการระเหยจะมีลักษณะที่เรียบง่ายและใช้งานง่ายยกเว้นในกรณีที่ต้องการอุณหภูมิสูงหรือวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนสูง (Louis Gordon, 2014)

การระเหยของความดันไอ

เมื่อทราบว่าอุณหภูมิในการเดือดของน้ำคือ 100 ° C คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าทำไมน้ำฝนจึงระเหย?

มันคือ 100 ° C? ถ้าเป็นเช่นนั้นทำไมฉันไม่อบอุ่น คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าอะไรให้กลิ่นหอมของแอลกอฮอล์น้ำส้มสายชูไม้หรือพลาสติก? (ความดันไอ SF)

หน้าที่ทั้งหมดนี้เป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าความดันไอซึ่งเป็นความดันที่เกิดจากไอในสภาวะสมดุลกับเฟสของแข็งหรือของเหลวของสารเดียวกัน

นอกจากนี้ความดันบางส่วนของสารในบรรยากาศที่มีต่อของแข็งหรือของเหลว (Anne Marie Helmenstine, 2014)

ความดันไอเป็นการวัดแนวโน้มของวัสดุที่จะเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซหรือไอนั่นคือการวัดความผันผวนของสาร

เมื่อความดันไอเพิ่มขึ้นความสามารถในการระเหยของของเหลวหรือของแข็งก็จะยิ่งมากขึ้นดังนั้นจึงมีความผันผวนมากขึ้น

ความดันไอจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ อุณหภูมิที่ความดันไอบนพื้นผิวของของเหลวเท่ากับความดันที่กระทำโดยสิ่งแวดล้อมเรียกว่าจุดเดือดของของเหลว (Encyclopædia Britannica, 2017)

ความดันไอจะขึ้นอยู่กับตัวถูกละลายที่ละลายในสารละลาย (เป็นสมบัติเชิงเปรียบเทียบ) บนพื้นผิวของสารละลาย (ส่วนต่อประสานอากาศกับก๊าซ) โมเลกุลที่ผิวเผินส่วนใหญ่มักจะระเหยแลกเปลี่ยนระหว่างเฟสและสร้างความดันไอ

การปรากฏตัวของตัวถูกละลายจะช่วยลดจำนวนโมเลกุลของตัวทำละลายที่ส่วนต่อประสานลดความดันไอ

รูปที่ 1: ความดันไอลดลงเมื่อมีตัวถูกละลาย

การเปลี่ยนแปลงความดันไอสามารถคำนวณได้ด้วยกฎของ Raoult สำหรับตัวละลายที่ไม่ระเหยซึ่งกำหนดโดย:

โดยที่ P1 คือความดันไอหลังจากเติมตัวถูกละลายแล้ว x1 คือเศษส่วนโมลของตัวถูกละลายและ P °คือความดันไอของตัวทำละลายบริสุทธิ์ ถ้าผลรวมของเศษส่วนโมลของตัวถูกละลายและตัวทำละลายเท่ากับ 1 แสดงว่าเรามี:

โดยที่ X2 คือเศษส่วนโมลของตัวทำละลาย ถ้าเราคูณทั้งสองข้างของสมการด้วย P °มันจะยังคงอยู่:

การแทนที่ (1) ใน (3) คือ:

(4)

นี่คือความแปรผันของความดันไอเมื่อตัวถูกละลายละลาย (Jim Clark, 2017)

การวิเคราะห์กราวิเมตริก

การวิเคราะห์กราวิเมตริกเป็นเทคนิคในห้องปฏิบัติการประเภทหนึ่งที่ใช้เพื่อกำหนดมวลหรือความเข้มข้นของสารโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของมวล

สารเคมีที่เราพยายามหาปริมาณบางครั้งเรียกว่า analyte เราสามารถใช้การวิเคราะห์กราวิเมตริกเพื่อตอบคำถามเช่น:

• ความเข้มข้นของเครื่องวิเคราะห์ในสารละลายคืออะไร?
• ตัวอย่างของเราบริสุทธิ์แค่ไหน? ตัวอย่างในที่นี้อาจเป็นของแข็งหรือในสารละลาย

การวิเคราะห์กราวิเมตริกทั่วไปมีสองประเภท ทั้งสองอย่างเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนเฟสของเครื่องวิเคราะห์เพื่อแยกออกจากส่วนที่เหลือของส่วนผสมส่งผลให้มวลเปลี่ยนแปลง

หนึ่งในวิธีการเหล่านี้คือการวัดแรงโน้มถ่วงของการตกตะกอน แต่วิธีที่เราสนใจจริงๆคือการวัดแรงโน้มถ่วงแบบระเหย

กราวิเมตริกการระเหยจะขึ้นอยู่กับการสลายตัวอย่างด้วยความร้อนหรือทางเคมีและการวัดการเปลี่ยนแปลงมวลที่เกิดขึ้น

หรือเราสามารถจับและชั่งน้ำหนักผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวได้ เนื่องจากการปล่อยสิ่งมีชีวิตที่ระเหยได้เป็นส่วนสำคัญของวิธีการเหล่านี้เราจึงรวมกลุ่มว่าเป็นวิธีการวิเคราะห์กราวิเมตริกแบบระเหย (Harvey, 2016)

ปัญหาการวิเคราะห์กราวิเมตริกเป็นเพียงปัญหาทางเรขาคณิตที่มีขั้นตอนเพิ่มเติมเล็กน้อย

ในการคำนวณสโตอิชิโอเมตริกเราจำเป็นต้องมีค่าสัมประสิทธิ์ของสมการทางเคมีที่สมดุล

ตัวอย่างเช่นหากตัวอย่างมีสิ่งเจือปนแบเรียมคลอไรด์ไดไฮเดรต (BaCl ₂ H ₂ O) ปริมาณสิ่งสกปรกจะได้รับโดยการให้ความร้อนแก่ตัวอย่างเพื่อระเหยน้ำ

ความแตกต่างของมวลระหว่างตัวอย่างเดิมและตัวอย่างที่ให้ความร้อนจะทำให้เรามีหน่วยเป็นกรัมปริมาณน้ำที่มีอยู่ในแบเรียมคลอไรด์

ด้วยการคำนวณสโตอิชิโอเมตริกอย่างง่ายจะได้ปริมาณสิ่งสกปรกในตัวอย่าง (Khan, 2009)

การกลั่นแบบเศษส่วน

การกลั่นแบบเศษส่วนเป็นกระบวนการที่ส่วนประกอบของส่วนผสมของเหลวแยกออกเป็นส่วนต่างๆ (เรียกว่าเศษส่วน) ตามจุดเดือดที่แตกต่างกัน

ความแตกต่างของความผันผวนของสารประกอบในส่วนผสมมีบทบาทพื้นฐานในการแยกสาร

การกลั่นแบบเศษส่วนใช้เพื่อทำให้สารเคมีบริสุทธิ์และยังแยกสารผสมเพื่อให้ได้ส่วนประกอบ ใช้เป็นเทคนิคในห้องปฏิบัติการและในอุตสาหกรรมซึ่งกระบวนการนี้มีความสำคัญทางการค้ามาก

ไอระเหยจากสารละลายเดือดจะถูกส่งผ่านคอลัมน์สูงเรียกว่าคอลัมน์การแยกส่วน

คอลัมน์นี้บรรจุด้วยเม็ดพลาสติกหรือแก้วเพื่อปรับปรุงการแยกโดยให้พื้นที่ผิวมากขึ้นสำหรับการควบแน่นและการระเหย

รูปที่ 2: การตั้งค่าสำหรับการกลั่นแบบเศษส่วนในห้องปฏิบัติการ

อุณหภูมิของคอลัมน์จะค่อยๆลดลงตามความยาว ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงกว่าจะควบแน่นบนคอลัมน์และกลับไปที่สารละลาย

ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำกว่า (ระเหยง่ายกว่า) ผ่านคอลัมน์และรวบรวมไว้ใกล้ด้านบน

ในทางทฤษฎีการมีลูกปัดหรือจานมากขึ้นจะช่วยเพิ่มการแยก แต่การเพิ่มเพลตยังช่วยเพิ่มเวลาและพลังงานที่ต้องใช้ในการกลั่น (Helmenstine, 2016)

อ้างอิง

1. Anne Marie Helmenstine (2557 16 พ.ค. ). นิยามความดันไอ กู้คืนจาก thoughtco.com.
2. สารานุกรมบริแทนนิกา. (2017, 10 กุมภาพันธ์). ความดันไอ กู้คืนจาก britannica.com.
3. Harvey, D. (2016, 25 มีนาคม). Gravimetry การระเหย กู้คืนจาก chem.libretexts.
4. Helmenstine, AM (2016, 8 พฤศจิกายน). นิยามและตัวอย่างการกลั่นแบบเศษส่วน กู้คืนจาก thoughtco.com.
5. Jim Clark, IL (2017, 3 มีนาคม) กฎของ Raoult กู้คืนจาก chem.libretexts.
6. ข่าน, S. (2552, 27 สิงหาคม). บทนำเกี่ยวกับการวิเคราะห์กราวิเมตริก: กราวิเมตริกการระเหย กู้คืนจาก khanacademy.
7. หลุยส์กอร์ดอน, RW (2014). กู้คืนจาก accessscience.com
8. ความดันไอ (SF) กู้คืนจาก chem.purdue.edu.