ODPAROWANIE CHEMICZNE: Z CZEGO SIĘ SKŁADA, ZASTOSOWANIA I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Odparowanie chemiczne jest procesem, w którym cząsteczki są oddzielane od powierzchni cieczy i przechodzącą w stan gazowy. Jest to proces pochłaniający energię, a zatem ma charakter endotermiczny. Cząsteczki znajdujące się blisko powierzchni cieczy zwiększają swoją energię kinetyczną, aby odparować.

W wyniku tego wzrostu energii międzycząsteczkowe siły kohezji lub przyciągania między tymi cząsteczkami słabną i uciekają z fazy ciekłej do fazy gazowej. Ponieważ nie ma granicy, w której cząsteczki gazu obracają się, aby ponownie wniknąć w ciecz, wszystko to kończy się całkowitym odparowaniem.

Vidralta, źródło Wikimedia Commons

W przeciwieństwie do wrzenia, parowanie może nastąpić w dowolnej temperaturze, zanim ciecz się zagotuje. Zjawisko to powoduje więc, że z lasów wydobywają się opary wody, które w kontakcie z zimnym powietrzem kondensują mikrokropelki wody nadając im biały kolor.

Kondensacja jest procesem odwrotnym, który może, ale nie musi, ustalić równowagę z parowaniem zachodzącym w cieczy.

Istnieją czynniki, które wpływają na parowanie, takie jak: szybkość procesu lub ilość cząsteczek, które mogą wyparować z cieczy; charakter lub rodzaj cieczy; temperatura, na działanie której ciecz jest wystawiona, lub jeśli znajduje się w zamkniętym lub otwartym pojemniku wystawionym na działanie środowiska.

Inny przykład parowania chemicznego zachodzi w naszym organizmie: kiedy się pocimy, część cieczy zawartej w pocie wyparowuje. Parowanie potu pozostawia uczucie zimna w ciele z powodu chłodzenia przez parowanie.

Co to jest parowanie?

Źródło: Pixabay

Składa się z zdolności lub właściwości cząsteczek znajdujących się na powierzchni cieczy do przekształcania się w parę. Z termodynamicznego punktu widzenia, absorpcja energii jest wymagana, aby nastąpiło parowanie.

Odparowanie to proces zachodzący w cząsteczkach znajdujących się na poziomie wolnej powierzchni cieczy. Stan energetyczny cząsteczek tworzących ciecz ma fundamentalne znaczenie dla przejścia ze stanu ciekłego do stanu gazowego.

Energia kinetyczna lub energia będąca produktem ruchu cząstek ciała jest maksymalna w stanie gazowym.

Siły spójności

Aby te cząsteczki wydostały się z fazy ciekłej, muszą zwiększyć swoją energię kinetyczną, aby mogły odparować. Wraz ze wzrostem energii kinetycznej siła kohezji cząsteczek w pobliżu powierzchni cieczy maleje.

Siła kohezji to taka, która wywiera przyciąganie molekularne, co pomaga utrzymać cząsteczki razem. Odparowanie wymaga wkładu energii dostarczanej przez cząsteczki otaczającego ośrodka, aby zmniejszyć tę siłę.

Odwrotny proces parowania nazywany jest kondensacją: cząsteczki znajdujące się w stanie gazowym wracają do fazy ciekłej. Występuje, gdy cząsteczki w stanie gazowym zderzają się z powierzchnią cieczy i ponownie zostają uwięzione w cieczy.

Zarówno parowanie, lepkość, napięcie powierzchniowe, jak i inne właściwości chemiczne są różne dla każdej z cieczy. Odparowanie chemiczne to proces, który będzie zależał od rodzaju cieczy oraz innych czynników opisanych szczegółowo w następnej sekcji.

Czynniki związane z parowaniem chemicznym

Istnieje wiele czynników wpływających na proces parowania, sprzyjających lub hamujących ten proces. Jest między innymi rodzaj cieczy, temperatura, obecność prądów powietrza, wilgotność.

Plik

Każdy rodzaj cieczy będzie miał swoją własną spójną lub przyciągającą siłę, która istnieje między cząsteczkami, które go tworzą. W płynach oleistych, takich jak olej, parowanie występuje zwykle w mniejszym stopniu niż w przypadku cieczy wodnych.

Na przykład w wodzie siły kohezji są reprezentowane przez wiązania wodorowe, które powstają między jej cząsteczkami. Atomy H i O, które tworzą cząsteczkę wody, są utrzymywane razem przez polarne wiązania kowalencyjne.

Tlen jest bardziej elektroujemny niż wodór, co ułatwia cząsteczce wody wiązanie wodorowe z innymi cząsteczkami.

Temperatura

Temperatura jest czynnikiem wpływającym na energię kinetyczną cząsteczek tworzących ciecze i gazy. Do ucieczki cząsteczek z powierzchni cieczy wymagana jest minimalna energia kinetyczna.

W niskiej temperaturze część cząsteczek w cieczy, która ma wystarczającą energię kinetyczną, aby odparować, jest niewielka. Oznacza to, że w niskiej temperaturze parowanie cieczy będzie mniejsze; i dlatego parowanie będzie wolniejsze.

Raczej parowanie wzrośnie wraz ze wzrostem temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury rośnie również udział cząsteczek w cieczy, które uzyskują energię kinetyczną niezbędną do odparowania.

Zamknięty lub otwarty pojemnik

Parowanie chemiczne będzie się różnić w zależności od tego, czy zbiornik, w którym znajduje się ciecz, jest zamknięty, czy otwarty i wystawiony na działanie powietrza.

Jeśli ciecz znajduje się w zamkniętym pojemniku, parujące cząsteczki szybko wracają do cieczy; to znaczy, kondensują się, gdy zderzają się z fizyczną granicą, taką jak ściany lub pokrywa.

W tym zamkniętym pojemniku ustala się dynamiczna równowaga między procesem parowania, któremu podlega ciecz, a procesem kondensacji.

Jeśli pojemnik jest otwarty, ciecz może odparowywać w sposób ciągły, nawet do całości, w zależności od czasu wystawienia na działanie powietrza. W otwartym pojemniku nie ma możliwości ustalenia równowagi między parowaniem a kondensacją.

Gdy pojemnik jest otwarty, ciecz jest wystawiona na działanie środowiska, które ułatwia dyfuzję odparowanych cząsteczek. Ponadto prądy powietrza wypierają odparowane cząsteczki, zastępując je innymi gazami (głównie azotem i tlenem).

Stężenie odparowanych cząsteczek

Decydujące znaczenie ma również stężenie występujące w fazie gazowej parujących cząsteczek. Ten proces parowania zmniejszy się, gdy w powietrzu lub środowisku pojawi się wysokie stężenie parującej substancji.

Również wtedy, gdy w powietrzu występuje wysokie stężenie różnych odparowanych substancji, szybkość parowania innych substancji spada.

Takie stężenie odparowanych substancji występuje głównie w tych przypadkach, w których nie ma odpowiedniej recyrkulacji powietrza.

Ciśnienie i powierzchnia cieczy

Jeśli na cząsteczkach na powierzchni cieczy będzie mniejszy nacisk, parowanie tych cząsteczek będzie bardziej korzystne. Im szersza powierzchnia cieczy wystawiona na działanie powietrza, tym szybsze parowanie.

Aplikacje

Chłodzenie wyparne

Jest już jasne, że tylko cząsteczki cieczy, które zwiększają swoją energię kinetyczną, zmieniają swoją fazę ciekłą na gazową . Jednocześnie w cząsteczkach cieczy, które nie uciekają, następuje spadek energii kinetycznej wraz ze spadkiem temperatury.

Temperatura cieczy, która jest nadal konserwowana w tej fazie spada, ochładza się; Ten proces nazywa się chłodzeniem wyparnym. Zjawisko to wyjaśnia, dlaczego ciecz bez parowania po ochłodzeniu może pochłaniać ciepło z otoczenia, które ją otacza.

Jak wspomniano powyżej, proces ten pozwala nam regulować temperaturę ciała. Również ten proces chłodzenia wyparnego jest stosowany do chłodzenia otoczenia za pomocą chłodnic wyparnych.

Suszenie materiałów

-Odparowanie na poziomie przemysłowym służy do suszenia różnych materiałów wykonanych między innymi z tkaniny, papieru, drewna.

-Proces parowania służy również do oddzielania substancji rozpuszczonych, takich jak sole, minerały, między innymi, od roztworów ciekłych.

-Odparowanie służy do suszenia przedmiotów, próbek.

-Umożliwia odzysk wielu substancji lub chemikaliów.

Suszenie substancji

Proces ten ma zasadnicze znaczenie dla suszenia substancji w wielu laboratoriach biomedycznych i badawczych.

Istnieją wyparki odśrodkowe i obrotowe, które są używane do maksymalnego usuwania rozpuszczalnika z wielu substancji jednocześnie. W tych urządzeniach lub specjalnym sprzęcie próbki są zagęszczane i powoli poddawane działaniu próżni w celu odparowania.

Przykłady

-Przykład parowania chemicznego zachodzi w ludzkim ciele, gdy zachodzi proces pocenia się. Podczas pocenia się pot wyparowuje, organizm ma tendencję do wychładzania się i obniżania temperatury ciała.

Ten proces parowania potu i późniejszego chłodzenia ciała przyczynia się do regulacji temperatury ciała.

-Suszenie odzieży odbywa się również dzięki procesowi parowania wody. Ubrania są ułożone w taki sposób, że prąd powietrza wypiera cząsteczki gazowe, a tym samym następuje większe parowanie. Wpływ na to ma również temperatura lub ciepło otoczenia i ciśnienie atmosferyczne.

-Przy wytwarzaniu produktów liofilizowanych, które są przechowywane i sprzedawane w stanie suchym, takich jak mleko w proszku, występuje także m.in. lekarstwa. Jednak to odparowanie odbywa się pod próżnią, a nie z powodu wzrostu temperatury.

Inne przykłady.

Bibliografia

1. Chemistry LibreTexts. (20 maja 2018). Parowanie i kondensacja. Odzyskane z: chem.libretexts.org
2. Jimenez, V. i Macarulla, J. (1984). Fizjologiczna Fizykochemia. (6 ^ta. Ed). Madryt: Interamericana
3. Whitten, K., Davis, R., Peck M. and Stanley, G. (2008). Chemia. (8 ^ava. Ed). CENGAGE Nauka: Meksyk.
4. Wikipedia. (2018). Odparowanie. Odzyskane z: https://en.wikipedia.org/wiki/Evaporation
5. Fennel J. (2018). Co to jest parowanie? - Definicja i przykłady. Badanie. Odzyskany z: study.com
6. Malesky, Mallory. (16 kwietnia 2018). Przykłady parowania i destylacji. Nauka. Odzyskany z: sciencing.com