Az illékonyítás során a vegyi anyagot folyékony vagy szilárd anyaggá alakítják gáznemű vagy gőzállapotba. Ugyanazon eljárás leírására használt egyéb kifejezések a párologtatás, a desztilláció és a szublimáció.
Az egyik anyagot illékonyítással gyakran elválaszthatják a másiktól, majd gőzkondenzációval nyerhetők vissza.
Az anyag gyorsabban elpárologtatható, ha melegítjük annak gőznyomásának növelése céljából, vagy inert gázáram vagy vákuumszivattyú segítségével eltávolítjuk a gőzt.
A hevítési eljárások között szerepel a víz, a higany vagy az arzén-triklorid illékony illékonyítása, hogy ezeket az anyagokat elkülönítsék a zavaró elemektől.
Időnként kémiai reakciókat alkalmaznak az illékony termékek előállításához, például a szén-dioxid karbonátokból történő felszabadításához, az ammóniához a Kjeldahl módszerrel a nitrogén meghatározásához és a kén-dioxidhoz az acél kéntartalmának meghatározásához.
Az illékonyítási módszereket általában nagyszerűség és könnyű kezelhetőség jellemzi, kivéve akkor, ha magas hőmérsékletre vagy erősen korrózióálló anyagokra van szükség (Louis Gordon, 2014).
Gőznyomás illékonyítás
Tudva, hogy a víz forráspontja 100 ° C, gondolt már azon, vajon miért párolog az esővíz?
100 ° C? Ha igen, miért nem melegszek fel? Gondolkozott már azon azon, hogy mi adja az jellegzetes aromát az alkoholnak, ecetnek, fa vagy műanyagnak? (Gőznyomás, SF)
Mindezekért a gőznyomásnak nevezett tulajdonság a felelős, amely a gőz által az anyag szilárd vagy folyékony fázisával egyensúlyban lévő nyomás.
Az anyag parciális nyomása a légkörben a szilárd vagy folyékony anyagokra (Anne Marie Helmenstine, 2014).
A gőznyomás az anyag hajlandóságát mérni gáz- vagy gőzállapotra, vagyis az anyagok illékonyságának mértékét.
A gőznyomás növekedésével minél nagyobb a folyadék vagy szilárd anyag elpárolgási képessége, így illékonyabb.
A gőznyomás a hőmérséklettel növekszik. A hőmérsékletet, amelyen egy folyadék felületén a gőznyomás megegyezik a környezet által kifejtett nyomással, a folyadék forráspontjának nevezzük (Encyclopædia Britannica, 2017).
A gőznyomás az oldatban feloldott oldott anyagtól függ (ez egy kollagációs tulajdonság). Az oldat felületén (levegő-gáz felület) a leginkább felületes molekulák hajlamosak elpárologni, fázisok között cserélve és gőznyomást generálva.
Az oldott anyag jelenléte csökkenti az oldószermolekulák számát a felületen, csökkentve a gőznyomást.
1. ábra: a gőznyomás csökkenése oldott oldott anyag esetén.
A gőznyomás változását Raoult-törvény alapján lehet kiszámítani az illékony oldott anyagokra vonatkozóan:
Ahol X2 az oldószer mólaránya. Ha megszorozzuk az egyenlet mindkét oldalát P ° -kal, akkor az így marad:
A (3) helyébe az (1) lép:
(4)
Ez a gőznyomás változása, amikor egy oldott anyag feloldódik (Jim Clark, 2017).
Gravimetrikus elemzés
A gravimetrikus elemzés a laboratóriumi technikák egy osztálya, amelyet az anyag tömegének vagy koncentrációjának meghatározására használnak a tömegváltozás mérésével.
A kémiai anyagot, amelyet megpróbálunk meghatározni, néha analitnek hívják. Gravimetrikus analízissel válaszolhatunk például a következő kérdésekre:
- Mekkora az analit koncentrációja egy oldatban?
- Mennyire tiszta a mintánk? A minta itt szilárd vagy oldatban lehet.
A gravimetrikus elemzésnek két általános típusa van. Mindkettő magában foglalja az analit fázisának megváltoztatását, hogy elválaszthassa azt a keverék többi részétől, és ennek eredményeként megváltozik a tömeg.
Az egyik ilyen módszer a csapadék gravimetriája, de az, amely igazán érdekel minket, az illékony gravimetria.
Az illékony gravimetria alapja a minta termikus vagy kémiai lebontása, és a kapott tömeg változásának mérése.
Alternatív megoldásként elkaphatjuk és megmérjük az illékony bomlásterméket. Mivel az illékony fajok felszabadulása ezen módszerek nélkülözhetetlen része, együttesen besoroljuk őket illékony gravimetrikus elemzési módszerekké (Harvey, 2016).
A gravimetrikus analízis problémái egyszerűen sztöchiometriai problémák néhány extra lépéssel.
Bármely sztöchiometrikus számítás elvégzéséhez szükség van a kiegyensúlyozott kémiai egyenlet koefficienseire.
Például, ha egy minta bárium-klorid-dihidrát (BaCl 2 H 2 O) szennyeződéseket tartalmaz, akkor a szennyeződések mennyiségét úgy lehet megkapni, hogy a mintát melegítik a víz elpárologtatása céljából.
Az eredeti minta és a fűtött minta tömegkülönbsége grammban megmutatja a bárium-kloridban lévő víz mennyiségét.
Egy egyszerű sztöchiometrikus számítással megkapjuk a mintában lévő szennyeződések mennyiségét (Khan, 2009).
Frakcionált desztilláció
A frakcionált desztilláció egy olyan folyamat, amelynek során a folyékony keverék összetevőit különféle részekre (frakcióknak) szétválasztják különféle forráspontjuk szerint.
A vegyületek illékonyságának különbsége a keverékben alapvető szerepet játszik azok elválasztásában.
A frakcionált desztillációt a vegyi anyagok tisztítására, valamint a keverékek elválasztására használják összetevőik előállítása céljából. Laboratóriumi technikaként és az iparban használják, ahol a folyamatnak nagy kereskedelmi jelentősége van.
A forrásban lévő oldatból származó gőzöket átvezetjük egy magas oszlopon, amelyet frakcionáló oszlopnak hívunk.
Az oszlopot műanyag vagy üveggyöngyök töltik, hogy javítsák az elválasztást azáltal, hogy nagyobb felületet biztosítanak a kondenzációhoz és a párologtatáshoz.
2. ábra: A frakcionált desztilláció beállítása a laboratóriumban.
Az oszlop hőmérséklete a hossza mentén fokozatosan csökken. A magasabb forráspontú alkatrészek kondenzálódnak az oszlopon, és visszatérnek az oldathoz.
Az alacsonyabb forráspontú (illékonyabb) komponensek áthaladnak az oszlopon, és a tetejük közelében összegyűjtésre kerülnek.
Elméletileg, ha több gyöngy vagy tányér van, ez javítja az elválasztást, de a tányérok hozzáadása növeli a desztilláció elvégzéséhez szükséges időt és energiát (Helmenstine, 2016).
Irodalom
- Anne Marie Helmenstine. (2014, május 16.). Gőznyomás meghatározása. Helyreállítva a thinkco.com webhelyről.
- Encyclopædia Britannica. (2017, február 10.). Gőznyomás. Helyreállítva a britannica.com webhelyről.
- Harvey, D. (2016, március 25.). Illékony gravimetria. Gyógyszer a chem.libretextsből.
- Helmenstine, AM (2016, november 8.). A frakcionált desztilláció meghatározása és példák. Helyreállítva a thinkco.com webhelyről.
- Jim Clark, IL (2017, március 3.). Raoult törvénye. Gyógyszer a chem.libretextsből.
- Khan, S. (2009, augusztus 27.). Bevezetés a gravimetriás elemzésbe: illékony gravimetria. Meggyógyult a khanacademy-ból.
- Louis Gordon, RW (2014). Helyreállítva az accessscience.com webhelyről.
- Gőznyomás. (SF). Helyreállítva a chem.purdue.edu-tól.