Ce este Volatilizarea?
Volatilizarea este procesul de transformare a unei substanțe chimice dintr-o stare lichidă sau solidă într-o stare gazoasă sau vapori. Alți termeni utilizați pentru a descrie același proces sunt vaporizarea, distilarea și sublimarea.
O substanță poate fi adesea separată de o altă substanță prin volatilizare și poate fi apoi recuperată prin condensarea vaporilor.
Substanța poate fi volatilizată mai rapid fie prin încălzirea acesteia pentru a crește presiunea vaporilor, fie prin eliminarea vaporilor utilizând un curent de gaz inert sau o pompă de vid.
Procedurile de încălzire includ volatilizarea apei, a mercurului sau a triclorurii de arsen pentru a separa aceste substanțe de elementele de interferență.
Reacțiile chimice sunt uneori utilizate pentru a produce produse volatile cum ar fi eliberarea dioxidului de carbon din carbonați, amoniac în metoda Kjeldahl pentru determinarea azotului și a dioxidului de sulf în determinarea sulfului din oțel.
Metodele de volatilizare sunt în general caracterizate printr-o mare simplitate și ușurință în funcționare, cu excepția cazului în care sunt necesare temperaturi ridicate sau materiale foarte rezistente la coroziune (Louis Gordon, 2014).
Vaporizarea presiunii vaporilor
Știind că temperatura apei fierbinți este de 100 ° C, v-ați întrebat vreodată de ce apa de ploaie se evaporă?
Este la 100 ° C? Dacă da, de ce nu mă topesc? Te-ai întrebat vreodată ce dă aroma caracteristică de alcool, oțet, lemn sau plastic? (Presiune abur, SF)
Cel care răspunde de toate acestea este o proprietate cunoscută sub numele de presiune de vapori, care este presiunea exercitată de o vapori în echilibru cu faza solidă sau lichidă a aceleiași substanțe.
De asemenea, presiunea parțială a substanței în atmosferă asupra solidului sau lichidului (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Presiunea de vapori este o măsură a tendinței unui material de a se schimba în starea gazoasă sau vapori, adică o măsură a volatilității substanțelor.
Pe măsură ce presiunea de vapori crește, capacitatea lichidului sau a solidului de a se evapora devine mai volatilă.
Presiunea de vapori va crește cu temperatura. Temperatura la care presiunea de vapori de pe suprafața unui lichid este egală cu presiunea exercitată de mediu se numește punctul de fierbere al lichidului (Encyclopædia Britannica, 2017).
Presiunea de vapori va depinde de substanța dizolvată dizolvată în soluție (este o proprietate colligativă). Pe suprafața soluției (interfața aer-gaz) cele mai superficiale molecule tind să se evapore, schimbând între faze și generând o presiune a vaporilor.
Prezența unei substanțe dizolvate scade numărul moleculelor de solvent din interfață, reducând presiunea de vapori.
Modificarea presiunii vaporilor poate fi calculată cu Legea Raoult pentru substanțele dizolvate nevolatile, care este dată de:
Unde X2 este fracția molară a solventului. Dacă înmulțim ambele părți ale ecuației cu P ° atunci rămâne:
Înlocuirea (1) în (3) este:
(4)
Aceasta este variația presiunii vaporilor atunci când se dizolvă o substanță dizolvată (Jim Clark, 2017).
Analiza gravimetrică
Analiza gravimetrică reprezintă o clasă de tehnici de laborator utilizate pentru a determina masa sau concentrația unei substanțe prin măsurarea unei modificări a masei.
Chimicul pe care încercăm să-l cuantificăm este uneori numit analit. Am putea folosi analiza gravimetrică pentru a răspunde la întrebări precum:
- Care este concentrația analitului într-o soluție?
- Cât de curată este eșantionul nostru? Eșantionul poate fi solid sau în soluție.
Există două tipuri comune de analize gravimetrice. Ambele implică schimbarea fazei analitului pentru al separa de restul amestecului, rezultând o modificare a masei.
Una dintre aceste metode este gravimetria de precipitații, dar cea care ne interesează cu adevărat este gravimetria de volatilizare.
Gravimetria de gravare se bazează pe descompunerea termică sau chimică a eșantionului și măsurarea modificării rezultante a masei sale.
Alternativ, putem capta și cântări un produs de descompunere volatil. Deoarece eliberarea unei specii volatile este o parte esențială a acestor metode, le clasificăm colectiv ca metode de analiză a volatilizării gravimetrice (Harvey, 2016).
Problemele analizei gravimetrice sunt pur și simplu stoichiometrice, cu câțiva pași suplimentari.
Pentru a efectua orice calcul stoichiometric, avem nevoie de coeficienții ecuației chimice echilibrate.
De exemplu, dacă o probă conține impurități de clorură de bariu dihidrat (BaCl 2 ● H 2 O), cantitatea de impurități poate fi obținută prin încălzirea probei pentru evaporarea apei.
Diferența de masă dintre proba originală și proba încălzită ne va da, în grame, cantitatea de apă conținută în clorura de bariu.
Cu un calcul stoichiometric simplu, cantitatea de impurități din eșantion va fi obținută (Khan, 2009).
Destilarea fracționată
Decartarea fracționată este un proces prin care componentele unui amestec lichid sunt separate în părți diferite (numite fracții) în funcție de punctele lor diferite de fierbere.
Diferența de volatilitate a compușilor amestecului joacă un rol fundamental în separarea lor.
Decaplasarea fracționată este utilizată pentru purificarea produselor chimice și pentru separarea amestecurilor pentru a obține componentele lor. Se utilizează ca tehnică de laborator și în industrie, unde procesul are o mare importanță comercială.
Vaporii unei soluții de fierbere sunt trecuți de-a lungul unei coloane înalte, numită coloană de fracționare.
Coloana este ambalată cu granule din plastic sau sticlă pentru a îmbunătăți separarea, asigurând o suprafață mai mare pentru condensare și evaporare.
Temperatura coloanei scade treptat de-a lungul lungimii sale. Componentele cu un punct de fierbere mai mare condensează în coloană și se întorc la soluție.
Componentele cu puncte de fierbere mai scăzute (mai volatile) trec prin coloană și sunt colectate în apropierea vârfului.
Teoretic, având mai multe granule sau plăci îmbunătățește separarea, dar adăugarea de plăci crește, de asemenea, timpul și energia necesare pentru a finaliza o distilare (Helmenstine, 2016).
