INIT NG SINGAW: MULA SA TUBIG, ETHANOL, ACETONE, CYCLOHEXANE - CHEMISTRY - 2025

Ang pag- singaw ng init o enthalpy ng singaw ay ang enerhiya na isang gramo ng likidong sangkap ay dapat sumipsip sa kanyang punto ng kumukulo sa palagiang temperatura; iyon ay, upang makumpleto ang paglipat mula sa likido hanggang sa phase ng gas. Karaniwan itong ipinahayag sa mga yunit j / g o cal / g; at sa kJ / mol, kapag pinag-uusapan ang molar enthalpy ng singaw.

Ang konsepto na ito ay mas pang-araw-araw kaysa sa tila. Halimbawa, maraming mga makina, tulad ng mga tren sa singaw, ay nagtatrabaho sa enerhiya na inilabas ng singaw ng tubig. Ang mga malalaking masa ng singaw ay makikita na tumataas paitaas sa ibabaw ng Lupa, tulad ng mga nasa larawan sa ibaba.

Pinagmulan: Pxhere

Gayundin, ang singaw ng pawis sa balat ay pinapalamig o nagre-refresh dahil sa pagkawala ng kinetic energy; na isinasalin sa isang pagbagsak sa temperatura. Ang pakiramdam ng pagiging bago ay tumataas kapag ang ihip ng hangin, habang tinatanggal ang singaw ng tubig mula sa mga patak ng pawis nang mas mabilis.

Ang init ng singaw ay nakasalalay hindi lamang sa dami ng sangkap, ngunit sa mga kemikal na katangian nito; lalo na, ng molekular na istraktura, at ang uri ng mga intermolecular na pakikipag-ugnayan na naroroon.

Ano ang binubuo nito?

Ang init ng singaw (ΔH _vap ) ay isang pisikal na variable na sumasalamin sa mga puwersa ng cohesion ng likido. Ang mga puwersa ng cohesion ay nauunawaan na ang mga humahawak ng mga molekula (o mga atomo) nang magkasama sa likidong yugto. Ang mga pabagu-bago na likido, halimbawa, ay may mahina na mga puwersa ng kohesion; habang ang mga tubig ay napakalakas.

Ano ang dahilan na ang isang likido ay mas pabagu-bago ng isip kaysa sa isa pa, at bilang isang resulta, kailangan nito ng mas maraming init upang ganap na maubos sa kumukulo? Ang sagot ay namamalagi sa mga intermolecular na pakikipag-ugnayan o puwersa ng Van der Waals.

Nakasalalay sa istruktura ng molekular at pagkakakilanlan ng kemikal ng sangkap, nag-iiba ang mga intermolecular na pakikipag-ugnay nito, pati na rin ang laki ng mga puwersa ng cohesion nito. Upang maunawaan ito, ang iba't ibang mga sangkap na may iba't ibang ΔH _{vap ay} dapat na masuri .

Average na enerhiya ng kinetic

Ang mga puwersa ng cohesion sa loob ng isang likido ay hindi maaaring maging napakalakas, kung hindi man hindi mag-vibrate ang mga molekula nito. Dito, ang "pag-vibrate" ay tumutukoy sa libre at random na paggalaw ng bawat molekula sa likido. Ang ilan ay mas mabagal, o mas mabilis kaysa sa iba; iyon ay, hindi lahat sila ay may parehong kinetic energy.

Samakatuwid, nagsasalita kami ng isang average na enerhiya ng kinetic para sa lahat ng mga molekula ng likido. Ang mga molekula na iyon ay sapat na mabilis ay magagawang mapagtagumpayan ang mga intermolecular na puwersa na humahawak sa likido, at makatakas sa mabagong yugto; kahit na higit pa, kung sila ay nasa ibabaw.

Kapag ang unang molekula M na may mataas na kinetic na enerhiya ay nakatakas, kapag ang average na kinetic na enerhiya ay tinatayang muli, bumababa ito.

Bakit? Dahil habang ang mas mabilis na mga molekula ay tumakas sa phase ng gas, ang mas mabagal ay mananatili sa likido. Ang mas mataas na molekular na kabagalan ay katumbas ng paglamig.

Presyon ng singaw

Tulad ng pagtakas ng molekula ng M sa phase ng gas, maaari silang bumalik sa likido; Gayunpaman, kung ang likido ay nakalantad sa kapaligiran, hindi maiiwasang ang lahat ng mga molekula ay may posibilidad na makatakas at sinasabing mayroong isang pagsingaw.

Kung ang likido ay itago sa isang hermetically selyadong lalagyan, ang isang likido-gas na balanse ay maaaring maitatag; iyon ay, ang bilis na iniwan ng mga molekula ng gas ay magkapareho sa kung saan sila pinapasok.

Ang presyon na isinagawa ng mga molekula ng gas sa ibabaw ng likido sa balanse na ito ay kilala bilang presyon ng singaw. Kung bukas ang lalagyan, mas mababa ang presyon kumpara sa pag-arte sa likido sa saradong lalagyan.

Ang mas mataas na presyon ng singaw, mas pabagu-bago ng isip ang likido. Ang pagiging mas pabagu-bago ng isip, ang mas mahina ay ang mga pwersa nito. At samakatuwid ay hindi gaanong init ang kakailanganin upang maalisin ito sa normal na punto ng kumukulo; iyon ay, ang temperatura kung saan ang presyon ng singaw at pantay na presyon ng atmospera, 760 torr o 1atm.

Init ng singaw ng tubig

Ang mga molekula ng tubig ay maaaring mabuo ang sikat na hydrogen bond: H - O - H-OH ₂ . Ang espesyal na uri ng intermolecular na pakikipag-ugnayan, bagaman mahina kung isasaalang-alang mo ang tatlo o apat na molekula, ay napakalakas pagdating sa milyon-milyon sa kanila.

Ang init ng singaw ng tubig sa punong kumukulo ay 2260 J / g o 40.7 kJ / mol . Ano ang ibig sabihin nito? Iyon ay upang mag-evaporate ng isang gramo ng tubig sa 100º C kailangan mo ng 2260J (o 40.7kJ upang sumingaw ng isang nunal ng tubig, iyon ay, sa paligid ng 18g).

Ang tubig sa temperatura ng katawan ng tao, 37ºC, ay may mas mataas na ΔH _vap . Bakit? Sapagkat, tulad ng sinasabi ng kahulugan nito, ang tubig ay dapat na pinainit sa 37ºC hanggang sa maabot nito ang punto ng kumukulo at evaporates nang ganap; samakatuwid ang ΔH _vap ay mas mataas (at kahit na mas mataas pagdating sa malamig na temperatura).

Mula sa etanol

Ang ΔH _vap ng ethanol sa kumukulong punto nito ay 855 J / g o 39.3 kJ / mol. Tandaan na ito ay mas mababa sa tubig ng tubig, dahil ang istraktura nito, ang CH ₃ CH ₂ OH, ay hindi maaaring mabuo ng isang hydrogen bond. Gayunpaman, patuloy itong ranggo sa mga likido na may pinakamataas na punto ng kumukulo.

Mula sa acetone

Ang ΔH _vap ng acetone ay 521 J / g o 29.1 kJ / mol. Habang sinasalamin nito ang init ng singaw, ito ay mas pabagu-bago ng likido kaysa sa tubig o ethanol, at samakatuwid ay kumukulo sa isang mas mababang temperatura (56ºC).

Bakit? Dahil ang mga CH ₃ OCH ₃ Molekyul ay hindi maaaring bumubuo ng mga bono ng hydrogen at maaari lamang makipag-ugnay sa pamamagitan ng mga dipole-dipole na puwersa.

Ng cyclohexane

Para sa cyclohexane, ang ΔH _{vap nito} ay 358 J / g o 30 kJ / mol. Binubuo ito ng isang heksagonal na singsing na may pormula C ₆ H ₁₂ . Ang mga molekula nito ay nakikipag-ugnay sa pamamagitan ng mga nagkakalat na pwersa ng London, dahil sila ay apolar at kakulangan ng isang dipole moment.

Tandaan na kahit na ito ay mas mabigat kaysa sa tubig (84g / mol vs 18g / mol), ang mga puwersa ng cohesion nito ay mas mababa.

Ng benzene

Ang ΔH _vap ng benzene, isang aromatic hexagonal singsing na may formula C ₆ H ₆ , ay 395 J / g o 30.8 kJ / mol. Tulad ng cyclohexane, nakikipag-ugnay ito sa pamamagitan ng mga pwersa ng pagkakalat; ngunit, ito ay may kakayahang bumubuo ng mga dipoles at relocating sa ibabaw ng mga singsing (kung saan ang kanilang dobleng mga bono ay pinahayag) sa iba.

Ipinapaliwanag nito kung bakit, pagiging apolar, at hindi masyadong mabigat, mayroon itong medyo mataas na v _ΔH .

Mula sa toluene

Ang ΔH _vap ng toluene ay mas mataas kaysa sa benzene (33.18 kJ / mol). Ito ay dahil sa ang katunayan na, bilang karagdagan sa nabanggit, ang mga pangkat na methyl nito, -CH _{3 ay} nakikipagtulungan sa sandaling dipole ng toluene; pati na rin, maaari silang makipag-ugnay sa pamamagitan ng mga pwersa ng pagkakalat.

Ng hexane

At sa wakas, ang ΔH _vap ng hexane ay 335 J / g o 28.78 kJ / mol. Ang istraktura nito ay CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₃ , ibig sabihin ay linear, hindi katulad ng cyclohexane, na heksagonal.

Bagaman ang kanilang mga molekular na masa ay magkakaiba-iba ng kaunti (86g / mol vs 84g / mol), ang istraktura ng siklik ay direktang nakakaimpluwensya sa paraan kung saan nakikipag-ugnay ang mga molekula. Bilang isang singsing, ang mga pwersa ng pagpapakalat ay mas epektibo; sa kabilang banda, ang mga ito ay mas "errant" sa linear na istraktura ng hexane.

Ang mga halaga ng vap ng _ΔH para sa labanan ng hexane sa mga para sa acetone. Sa prinsipyo, hexane, dahil mayroon itong mas mataas na punto ng kumukulo (81ºC), dapat magkaroon ng isang mas malaking ΔH _vap kaysa sa acetone, na kumukulo sa 56ºC.

Ang pagkakaiba ay ang acetone ay may mas mataas na kapasidad ng init kaysa sa hexane. Nangangahulugan ito na upang mapainit ang isang gramo ng acetone mula 30 ° C hanggang 56 ° C at pagsingaw nito, nangangailangan ito ng higit na init kaysa sa ginamit upang magpainit ng isang gramo ng hexane mula 30 ° C hanggang sa kumukulo na punto ng 68 ° C.

Mga Sanggunian

1. TutorVista. (2018). Enthalpy ng Vaporization. Nabawi mula sa: chemistry.tutorvista.com
2. Chemistry LibreTexts. (Abril 3, 2018). Init ng Vaporization. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
3. Dortmund Data Bank. (sf). Pamantayang Pang-init ng singaw ng Cyclohexane. Nabawi mula sa: ddbst.com
4. Chickos JS & Acree TAYO (2003). Mga Enthalpies ng Vaporization ng Organic at Organometallic Compounds, 1880-2002. J. Phys. Chem. Ref. Data, Tomo 32, Blg.
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Learning, p 461-464.
6. Khan Academy. (2018). Ang kapasidad ng init, init ng singaw at density ng tubig. Nabawi mula sa: es.khanacademy.org