CHEMICKÉ ODPAROVANIE: Z ČOHO POZOSTÁVA, APLIKÁCIE A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Chemická odparovanie je proces, pri ktorom sú molekuly oddelené od povrchu kvapaliny a zloženie plynnej fáze. Je to proces, ktorý absorbuje energiu, a preto je endotermický. Molekuly blízko povrchu kvapaliny zvyšujú svoju kinetickú energiu na odparovanie.

V dôsledku tohto zvýšenia energie medzimolekulové sily súdržnosti alebo príťažlivosti medzi týmito molekulami zoslabujú a unikajú z kvapalnej fázy do plynnej fázy. Pretože neexistuje hranica, v ktorej sa plynné molekuly otáčajú, aby opäť prenikli do kvapaliny, všetko sa nakoniec úplne odparí.

Vidralta, z Wikimedia Commons

Na rozdiel od varu, môže dôjsť k odpareniu pri akejkoľvek teplote predtým, ako kvapalina vrie. Tento jav je potom dôvodom, prečo je možné vidieť vodné výpary vychádzajúce z lesov, ktoré pri kontakte so studeným vzduchom kondenzujú mikro kvapky vody, čím sa získa biela farba.

Kondenzácia je reverzný proces, ktorý môže alebo nemusí vytvoriť rovnováhu s odparovaním, ku ktorému dochádza v kvapaline.

Existujú faktory, ktoré ovplyvňujú odparovanie, ako napríklad: rýchlosť procesu alebo množstvo molekúl, ktoré sa môžu odpariť z kvapaliny; druh alebo typ kvapaliny; teplota, ktorej je kvapalina vystavená, alebo ak je v uzavretej alebo otvorenej nádobe vystavenej životnému prostrediu.

Ďalší príklad chemického odparovania sa vyskytuje v našom tele: keď sa potíme, časť tekutiny v pote sa vyparuje. Odparovanie potu zanecháva v tele pocit chladu v dôsledku chladenia odparovaním.

Čo je odparovanie?

Zdroj: Pixabay

Pozostáva z kapacity alebo vlastnosti molekúl nachádzajúcich sa na povrchu kvapaliny, ktoré sa môžu transformovať na pary. Z termodynamického hľadiska je na odparovanie potrebná absorpcia energie.

Odparovanie je proces, ku ktorému dochádza v molekulách, ktoré sú umiestnené na úrovni voľného povrchu kvapaliny. Energetický stav molekúl, ktoré tvoria tekutinu, je základným predpokladom prechodu z kvapalného do plynného stavu.

Kinetická energia alebo energia, ktorá je produktom pohybu častíc tela, je v plynnom stave maximálna.

Kohézne sily

Aby sa tieto molekuly dostali z kvapalnej fázy, musia zvýšiť svoju kinetickú energiu, aby sa mohli odpariť. S rastúcou kinetickou energiou klesá kohézna sila molekúl blízko povrchu kvapaliny.

Kohézna sila je taká, ktorá uplatňuje molekulárnu príťažlivosť, ktorá pomáha držať molekuly pohromade. Odparovanie vyžaduje príspevok energie poskytovanej časticami okolitého média na zníženie tejto sily.

Inverzný proces odparovania sa nazýva kondenzácia: molekuly, ktoré sú v plynnom stave, sa vracajú do kvapalnej fázy. Vyskytuje sa, keď sa molekuly v plynnom stave zrazia s povrchom kvapaliny a znovu sa zachytia v kvapaline.

Odparovanie, viskozita, povrchové napätie sa okrem iných chemických vlastností líšia pre každú z kvapalín. Chemické odparovanie je proces, ktorý bude závisieť od typu kvapaliny okrem iných faktorov, ktoré sú podrobne opísané v nasledujúcej časti.

Faktory podieľajúce sa na chemickom odparovaní

Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú proces odparovania, ktoré tento proces uprednostňujú alebo inhibujú. Medzi mnoho ďalších faktorov patrí typ kvapaliny, teplota, prítomnosť vzduchových prúdov, vlhkosť.

la

Každý typ kvapaliny bude mať svoju vlastnú súdržnú alebo príťažlivú silu, ktorá existuje medzi molekulami, ktoré ju tvoria. V olejových tekutinách, ako je olej, sa odparovanie zvyčajne vyskytuje v menšej miere ako v týchto vodných kvapalinách.

Napríklad vo vode sú kohézne sily reprezentované vodíkovými väzbami, ktoré sú vytvorené medzi jej molekulami. Atómy H a O, ktoré tvoria molekulu vody, sú držané pohromade polárnymi kovalentnými väzbami.

Kyslík je viac elektronegatívny ako vodík, čo uľahčuje vodíkovej väzbe molekuly molekuly s inými molekulami.

teplota

Teplota je faktor, ktorý ovplyvňuje kinetickú energiu molekúl, ktoré tvoria kvapaliny a plyny. Na to, aby molekuly unikli z povrchu kvapaliny, je potrebná minimálna kinetická energia.

Pri nízkych teplotách je časť molekúl v tekutine, ktoré majú dostatok kinetickej energie na odparenie, malá. To znamená, že pri nízkej teplote bude odparovanie kvapaliny menšie; a preto bude odparovanie pomalšie.

Naopak, odparovanie sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou. Pri zvyšujúcej sa teplote sa zvyšuje aj podiel molekúl v tekutine, ktoré získavajú kinetickú energiu potrebnú na odparovanie.

Uzatvorený alebo otvorený kontajner

Chemické odparovanie sa bude líšiť v závislosti od toho, či je nádoba, v ktorej je kvapalina umiestnená, uzavretá alebo otvorená vystavená vzduchu.

Ak je kvapalina v uzavretej nádobe, odparujúce sa molekuly sa rýchlo vracajú do kvapaliny; to znamená, že kondenzujú, keď sa zrazia s fyzickým okrajom, ako sú steny alebo veko.

V tomto uzavretom kontajneri sa medzi odparovacím procesom, ktorým sa kvapalina podrobuje kondenzácii, vytvorí dynamická rovnováha.

Ak je nádoba otvorená, kvapalina sa môže v závislosti od času vystavenia vzduchu nepretržite odparovať, a to aj v celom rozsahu. V otvorenej nádobe nie je možné dosiahnuť rovnováhu medzi odparovaním a kondenzáciou.

Keď je nádoba otvorená, kvapalina je vystavená prostrediu, ktoré uľahčuje difúziu odparených molekúl. Vzduchové prúdy ďalej vytesňujú odparené molekuly a nahrádzajú ich inými plynmi (väčšinou dusíkom a kyslíkom).

Koncentrácia odparených molekúl

Koncentrácia, ktorá existuje v plynnej fáze odparujúcich sa molekúl, je tiež rozhodujúca. Tento proces odparovania sa zníži, keď je vysoká koncentrácia odparovanej látky vo vzduchu alebo v prostredí.

Aj v prípade vysokej koncentrácie rôznych odparených látok vo vzduchu klesá rýchlosť odparovania akejkoľvek inej látky.

K tejto koncentrácii odparených látok dochádza najmä v prípadoch, keď nedochádza k dostatočnej recirkulácii vzduchu.

Tlak a povrchová plocha kvapaliny

Ak je na povrchu kvapaliny menší tlak, odparovanie týchto molekúl bude priaznivejšie. Čím širšia je povrchová plocha kvapaliny vystavenej vzduchu, tým rýchlejšie bude odparovanie.

aplikácia

Chladenie odparovaním

Už je jasné, že iba kvapalné molekuly, ktoré zvyšujú svoju kinetickú energiu, menia svoju kvapalnú fázu na plynnú . Súčasne v molekulách kvapaliny, ktoré neunikajú, dochádza k poklesu kinetickej energie so znížením teploty.

Teplota kvapaliny, ktorá je v tejto fáze stále konzervovaná, klesá, ochladzuje; Tento proces sa nazýva odparovacie chladenie. Tento jav vysvetľuje, prečo kvapalina bez odparovania, keď ochladzuje, môže absorbovať teplo z prostredia, ktoré ju obklopuje.

Ako bolo uvedené vyššie, tento proces nám umožňuje regulovať telesnú teplotu tela. Tento odparovací chladiaci proces sa tiež používa na ochladzovanie prostredia pomocou odparovacích chladičov.

Sušenie materiálov

- odparovanie na priemyselnej úrovni sa používa okrem iného na sušenie rôznych materiálov vyrobených z látky, papiera, dreva.

- Proces odparovania slúži tiež na oddelenie rozpustených látok, ako sú soli, minerály, okrem iných rozpustených látok z kvapalných roztokov.

- Odparovanie sa používa na sušenie predmetov, vzoriek.

- Umožňuje regeneráciu mnohých látok alebo chemikálií.

Sušenie látok

Tento proces je nevyhnutný na sušenie látok vo veľkom počte biomedicínskych a výskumných laboratórií všeobecne.

Existujú odstredivé a rotačné odparovače, ktoré sa používajú na maximalizáciu odstránenia rozpúšťadla z viacerých látok naraz. V týchto zariadeniach alebo špeciálnych zariadeniach sa vzorky koncentrujú a pomaly sa odparujú z vákua.

Príklady

- Príklad chemického vyparovania sa vyskytuje v ľudskom tele, keď nastane proces potenia. Pri potení sa pot odparuje, telo má tendenciu sa ochladzovať a dochádza k poklesu telesnej teploty.

Tento proces odparovania potu a následné ochladenie tela prispieva k regulácii teploty tela.

- Sušenie odevov sa vykonáva aj vďaka procesu odparovania vody. Odevy sú usporiadané tak, že prúd vzduchu vytlačuje plynné molekuly a tým dochádza k väčšiemu odparovaniu. Taktiež tu ovplyvňuje teplota alebo teplo prostredia a atmosférický tlak.

- Pri výrobe lyofilizovaných výrobkov, ktoré sa skladujú a predávajú suché, ako napríklad sušené mlieko, lieky, okrem iného dochádza k odparovaniu. Toto odparovanie sa však uskutočňuje vo vákuu a nie v dôsledku zvýšenia teploty.

Ďalšie príklady.

Referencie

1. Chémia LibreTexts. (20. mája 2018). Odparovanie a kondenzácia. Obnovené z: chem.libretexts.org
2. Jimenez, V. a Macarulla, J. (1984). Fyziologická fyzikochémia. (6 ^ta. Ed.). Madrid: Interamericana
3. Whitten, K., Davis, R., Peck M. a Stanley, G. (2008). Chémia. (8 ^ava Ed.). CENGAGE Learning: Mexico.
4. Wikipedia. (2018). Odparovanie. Obnovené z: https://en.wikipedia.org/wiki/Evaporation
5. Fennel J. (2018). Čo je odparovanie? - Definícia a príklady. Štúdia. Obnovené z: study.com
6. Malesky, Mallory. (16. apríla 2018). Príklady odparenia a destilácie. Sciencing. Obnovené z: sciencing.com