การระเหยคืออะไร
การระเหย เป็นกระบวนการของการแปลงสารเคมีจากสถานะของเหลวหรือของแข็งเป็นสถานะก๊าซหรือไอ คำอื่น ๆ ที่ใช้อธิบายกระบวนการเดียวกันคือการระเหยการกลั่นและการระเหิด
สารสามารถแยกออกจากกันโดยการระเหยและสามารถกู้คืนได้โดยการควบแน่นของไอ
สารสามารถระเหยได้เร็วขึ้นไม่ว่าจะโดยการให้ความร้อนเพื่อเพิ่มความดันไอหรือโดยการเอาไอน้ำออกโดยใช้กระแสของก๊าซเฉื่อยหรือปั๊มสุญญากาศ
ขั้นตอนการให้ความร้อนรวมถึงการระเหยของน้ำปรอทหรือสารหนูไตรคลอไรด์เพื่อแยกสารเหล่านี้ออกจากองค์ประกอบที่รบกวน
ปฏิกิริยาเคมีบางครั้งใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ระเหยได้เช่นการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากคาร์บอเนตแอมโมเนียในวิธี Kjeldahl สำหรับการวิเคราะห์ไนโตรเจนและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในการหากำมะถันในเหล็ก
วิธีการระเหยนั้นมีความเรียบง่ายและใช้งานง่ายยกเว้นเมื่อต้องใช้อุณหภูมิสูงหรือวัสดุที่ทนทานต่อการกัดกร่อน (Louis Gordon, 2014)
การระเหยกลายเป็นไอ
เมื่อรู้ว่าอุณหภูมิน้ำเดือดเป็น 100 ° C คุณเคยสงสัยไหมว่าทำไมน้ำฝนระเหย?
อยู่ที่ 100 ° C หรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้นทำไมฉันไม่ร้อน คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าอะไรให้กลิ่นหอมของแอลกอฮอล์น้ำส้มควันไม้หรือพลาสติก? (แรงดันไอน้ำ, SF)
สิ่งที่รับผิดชอบทั้งหมดนี้คือคุณสมบัติที่รู้จักกันในชื่อความดันไอซึ่งเป็นความดันที่กระทำโดยไอในสภาวะสมดุลด้วยเฟสของแข็งหรือของเหลวของสารเดียวกัน
นอกจากนี้ความดันบางส่วนของสารในชั้นบรรยากาศบนของแข็งหรือของเหลว (Anne Marie Helmenstine, 2014)
ความดันไอเป็นตัวชี้วัดแนวโน้มของวัสดุที่จะเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซหรือไอนั่นคือการวัดความผันผวนของสาร
เมื่อความดันไอเพิ่มขึ้นความจุของของเหลวหรือของแข็งที่ระเหยกลายเป็นไอระเหยมากขึ้น
ความดันไอจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ อุณหภูมิที่ความดันไอบนพื้นผิวของของเหลวเท่ากับความดันที่กระทำโดยสิ่งแวดล้อมเรียกว่าจุดเดือดของของเหลว (Encyclopædia Britannica, 2017)
ความดันไอจะขึ้นอยู่กับตัวละลายที่ละลายในสารละลาย บนพื้นผิวของสารละลาย (อินเตอร์เฟซอากาศ - แก๊ส) โมเลกุลผิวเผินส่วนใหญ่มักจะระเหยไปแลกเปลี่ยนระหว่างเฟสและสร้างแรงดันไอ
การปรากฏตัวของตัวถูกละลายจะลดจำนวนโมเลกุลของตัวทำละลายในส่วนต่อประสานเพื่อลดความดันไอ
การเปลี่ยนแปลงความดันไอสามารถคำนวณได้ด้วยกฎของ Raoult สำหรับตัวละลายที่ไม่ระเหยซึ่งได้รับจาก:
โดยที่ X2 เป็นโมลของตัวทำละลาย หากเราคูณทั้งสองข้างของสมการด้วย P °มันก็จะยังคงอยู่:
การทดแทน (1) ใน (3) คือ:
(4)
นี่คือการเปลี่ยนแปลงของความดันไอเมื่อละลายตัวละลาย (Jim Clark, 2017)
การวิเคราะห์แบบกราวิเมตริก
การวิเคราะห์ Gravimetric เป็นเทคนิคทางห้องปฏิบัติการที่ใช้ในการกำหนดมวลหรือความเข้มข้นของสารโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของมวล
สารเคมีที่เราพยายามหาปริมาณบางครั้งเรียกว่า analyte เราสามารถใช้การวิเคราะห์กราวิเมตริกเพื่อตอบคำถามเช่น:
- ความเข้มข้นของ analyte ในสารละลายคืออะไร?
- ตัวอย่างของเราบริสุทธิ์แค่ไหน? ตัวอย่างที่นี่อาจเป็นของแข็งหรือสารละลาย
การวิเคราะห์ gravimetric มีอยู่ด้วยกันสองประเภท ทั้งสองเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนเฟสของ analyte เพื่อแยกมันออกจากส่วนที่เหลือของส่วนผสมทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของมวล
หนึ่งในวิธีการเหล่านี้คือการตกตะกอนโดยวิธีการตกตะกอน แต่สิ่งที่เราสนใจจริงๆคือการทำแบบจำลองการระเหย
การระเหยของสารระเหยขึ้นอยู่กับตัวอย่างที่สลายตัวทางความร้อนหรือทางเคมีและการวัดการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในมวลของมัน
อีกวิธีหนึ่งเราสามารถดักจับและชั่งน้ำหนักผลิตภัณฑ์การสลายตัวที่ระเหยได้ เนื่องจากการปล่อยสายพันธุ์ที่ระเหยได้เป็นส่วนสำคัญของวิธีการเหล่านี้เราจึงจำแนกพวกมันรวมเป็นวิธีการวิเคราะห์การระเหยแบบกราวิเมทริก (Harvey, 2016)
ปัญหาของการวิเคราะห์ gravimetric นั้นเป็นปัญหา stoichiometry เพียงไม่กี่ขั้นตอน
ในการคำนวณเชิงปริมาณสัมพันธ์เราจำเป็นต้องมีค่าสัมประสิทธิ์ของสมการทางเคมีที่สมดุล
ตัวอย่างเช่นหากตัวอย่างมีสิ่งเจือปนของแบเรียมคลอไรด์ไดไฮเดรต (BaCl 2 ● H 2 O) ปริมาณของสิ่งเจือปนสามารถทำได้โดยการให้ความร้อนตัวอย่างเพื่อทำให้น้ำระเหย
ความแตกต่างของมวลระหว่างตัวอย่างดั้งเดิมกับตัวอย่างที่ให้ความร้อนจะทำให้เรามีหน่วยเป็นกรัมกรัมปริมาณน้ำที่บรรจุอยู่ในแบเรียมคลอไรด์
ด้วยการคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์อย่างง่ายปริมาณของสิ่งสกปรกในตัวอย่างจะได้รับ (Khan, 2009)
การกลั่นแบบเศษส่วน
Fractional Distillation เป็นกระบวนการที่ส่วนประกอบของส่วนผสมของเหลวจะถูกแยกออกเป็นส่วนต่าง ๆ (เรียกว่าเศษส่วน) ตามจุดเดือดที่แตกต่างกัน
ความแตกต่างของความผันผวนของสารผสมมีบทบาทพื้นฐานในการแยกสาร
Fractional Distillation ใช้ในการชำระล้างสารเคมีและแยกส่วนผสมเพื่อให้ได้ส่วนประกอบ มันถูกใช้เป็นเทคนิคในห้องปฏิบัติการและในอุตสาหกรรมที่กระบวนการนี้มีความสำคัญทางการค้าอย่างมาก
ไอระเหยของสารละลายเดือดจะผ่านไปตามคอลัมน์สูงเรียกว่าคอลัมน์แยก
คอลัมน์นี้เต็มไปด้วยพลาสติกหรือลูกปัดแก้วเพื่อปรับปรุงการแยกให้พื้นที่ผิวเพิ่มเติมสำหรับการควบแน่นและการระเหย
อุณหภูมิของคอลัมน์จะลดลงเรื่อย ๆ ตามความยาว ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดสูงกว่าจะกลั่นตัวเป็นหยดในคอลัมน์แล้วกลับไปที่สารละลาย
ส่วนประกอบที่มีจุดเดือดต่ำกว่า (ระเหยง่ายขึ้น) จะผ่านเข้าสู่คอลัมน์และจะถูกรวบรวมใกล้ด้านบน
ในทางทฤษฎีการมีเม็ดบีดหรือเพลตมากขึ้นจะช่วยเพิ่มการแยก แต่การเพิ่มเพลทจะเพิ่มเวลาและพลังงานที่ต้องใช้ในการกลั่นให้เสร็จสมบูรณ์ (Helmenstine, 2016)
