- Garų slėgio samprata
- Garų slėgis ir tarpmolekulinės jėgos
- Garavimas ir nepastovumas
- Termodinaminė pusiausvyra
- Garų slėgio pavyzdžiai
- Išspręsta mankšta
- 1 pratimas
- 2 pratimas
- Nuorodos
Garų slėgis yra vienas, kad patiria skystą arba kietą paviršių, kaip yra iš termodinaminis pusiausvyros dalelių uždaroje sistemoje produkto. Uždara sistema suprantama kaip konteineris, indas ar butelis, kuris nėra veikiamas oro ir atmosferos slėgio.
Todėl visi skysti ar kieti indai turi garų slėgį, būdingą jų cheminei prigimčiai. Neatidarytas vandens butelis yra pusiausvyroje su vandens garais, kurie „sutramdo“ skysčio paviršių ir butelio vidines sienas.
Gazuoti gėrimai iliustruoja garų slėgio sąvoką. Šaltinis: „Pixabay“.
Kol temperatūra išliks pastovi, butelyje esančių vandens garų kiekis nepasikeis. Bet jei jis padidės, susidarys toks slėgis, kad jis gali šaudyti į dangtį; kaip atsitinka, kai sąmoningai bandote užpildyti ir uždaryti buteliuką verdančiu vandeniu.
Kita vertus, gazuoti gėrimai yra akivaizdesnis (ir saugesnis) pavyzdys, ką reiškia garų slėgis. Neaptiktas dujų ir skysčių balansas viduje yra pertraukiamas, todėl garsas, panašus į švilpimą, išleidžia garus į išorę. Tai neįvyktų, jei jo garų slėgis būtų mažesnis arba nereikšmingas.
Garų slėgio samprata
Garų slėgis ir tarpmolekulinės jėgos
Neįpakuojant kelių gazuotų gėrimų tomis pačiomis sąlygomis, susidaro kokybinė idėja, kurių iš jų garų slėgis yra didesnis, atsižvelgiant į skleidžiamo garso intensyvumą.
Butelis eterio taip pat elgtųsi; ne tik aliejaus, medaus, sirupo ar krūvos maltos kavos. Jie nesukels jokio pastebimo triukšmo, jei neišskirs dujos.
Taip yra todėl, kad jų garų slėgis yra mažesnis arba nereikšmingas. Iš buteliuko išsiskiria molekulės, esančios dujų fazėje, kurios pirmiausia turi nugalėti jėgas, kurios jas „laiko įstrigusiose“ ar vientisose skysčio ar kietosiose medžiagose; tai yra, jie turi įveikti tarpmolekulines jėgas arba sąveiką, kurią daro molekulės savo aplinkoje.
Jei tokios sąveikos nebūtų, buteliuko viduje nebūtų net skysčio ar kietos medžiagos. Todėl kuo silpnesnė tarpmolekulinė sąveika, tuo didesnė tikimybė, kad molekulės paliks neorganizuotą skystį arba tvarkingą ar amorfinę kietosios medžiagos struktūrą.
Tai taikoma ne tik grynoms medžiagoms ar junginiams, bet ir mišiniams, kuriuose yra jau minėti gėrimai ir alkoholiniai gėrimai. Taigi, atsižvelgiant į jo turinį, galima nuspėti, kuriame butelyje bus didesnis garų slėgis.
Garavimas ir nepastovumas
Butelio viduje esantis skystas arba kietas daiktas, jei jis neuždengtas, nuolat garins; tai yra, molekulės, esančios jo paviršiuje, patenka į dujinę fazę, kurios pasiskirsto ore ir jo srovėse. Štai kodėl vanduo visiškai išgaruoja, jei butelis nėra uždarytas ar puodas uždengtas.
Bet tas pats neatsitiks su kitais skysčiais ir daug mažiau, kai kalbama apie kietąsias medžiagas. Pastarųjų garų slėgis paprastai yra toks juokingas, kad gali praeiti milijonai metų, kol bus suvokiamas dydžio sumažėjimas; darant prielaidą, kad jie per tą laiką nerūdijo, nesunaikėjo ar nesugriuvo.
Tada laikoma, kad medžiaga ar junginys yra lakūs, jei kambario temperatūroje greitai išgaruoja. Atkreipkite dėmesį, kad nepastovumas yra kokybinė sąvoka: jis nėra įvertinamas kiekybiškai, o yra gauto palyginimo tarp įvairių skysčių ir kietų medžiagų rezultatas. Tie, kurie greičiau išgaruoja, bus laikomi labiau nepastoviais.
Kita vertus, garų slėgį galima išmatuoti ir jis pats surenka tai, kas suprantama kaip garinimas, virimas ir nepastovumas.
Termodinaminė pusiausvyra
Dujų fazės molekulės susiduria su skysčio ar kieto paviršiaus paviršiumi. Tai darant, kitų, labiau susikondensavusių molekulių, tarpmolekulinės jėgos gali jas sustabdyti ir sulaikyti, tokiu būdu neleidžiant joms vėl išeiti kaip garams. Tačiau proceso metu kitos paviršiaus paviršiaus molekulės sugeba ištrūkti, sujungdamos garus.
Jei butelis bus uždarytas, ateis laikas, kai į skystį ar kietą medžiagą patenkančių molekulių skaičius bus lygus toms, kurios jas palieka. Taigi turime pusiausvyrą, kuri priklauso nuo temperatūros. Jei temperatūra padidės ar sumažės, garų slėgis pasikeis.
Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis garų slėgis, nes skysčio ar kietosios medžiagos molekulės turės daugiau energijos ir galės lengviau išeiti. Bet jei temperatūra išliks pastovi, bus atkurta pusiausvyra; tai yra, garų slėgis nustos didėti.
Garų slėgio pavyzdžiai
Tarkime, kad jūs turite n-butaną, CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 ir anglies dioksidą, CO 2 , dviejuose atskiruose induose. 20 ° C temperatūroje buvo išmatuotas jų garų slėgis. N-butano garų slėgis yra maždaug 2,17 atm, o anglies dioksido - 56,25 atm.
Garų slėgį taip pat galima matuoti vienetais Pa, barais, torrais, mmHg ir kt. CO 2 garų slėgis yra beveik 30 kartų didesnis nei n-butano, todėl iš pirmo žvilgsnio jo talpykla turi būti atsparesnė, kad galėtų laikyti; o jei jame yra įtrūkimų, jis šaudys su smurtu aplinkui.
Šis CO 2 yra ištirpęs gazuotuose gėrimuose, tačiau pakankamai mažais kiekiais, kad, išeidami į butelius ar skardines, jie nesprogtų, o tik skleistų garsą.
Kita vertus, mes turime dietilo eterį, CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 arba Et 2 O, kurių garų slėgis esant 20 ºC yra 0,49 atm. Šio eterio indas, atidengtas, skambės panašiai kaip soda. Jo garų slėgis yra beveik 5 kartus mažesnis nei n-butano, taigi teoriškai buteliuką dietilo eterio saugiau tvarkyti nei butelį n-butano.
Išspręsta mankšta
1 pratimas
Kurio iš šių dviejų junginių garų slėgis turėtų būti didesnis nei 25 ° C? Dietilo eteris arba etilo alkoholis?
Struktūrinė formulė dietilo eterio yra CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , ir kad etilo alkoholio, CH 3 CH 2 OH. Iš esmės dietilo eteris turi didesnę molekulinę masę, jis yra didesnis, todėl galima būtų manyti, kad jo garų slėgis yra mažesnis, nes jo molekulės yra sunkesnės. Vis dėlto yra atvirkščiai: dietilo eteris yra labiau nepastovus nei etilo alkoholis.
Taip yra todėl, kad CH 3 CH 2 OH molekulės , kaip ir CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , sąveikauja per dipolio-dipolio jėgas. Tačiau skirtingai nuo dietilo eterio, etilo alkoholis gali sudaryti vandenilio ryšius, kuriems būdingi ypač stiprūs ir kryptiniai dipoliai: CH 3 CH 2 HO-HOCH 2 CH 3 .
Taigi etilo alkoholio (0,098 atm) garų slėgis yra mažesnis nei dietilo eterio (0,684 atm), nepaisant lengvesnių jo molekulių.
2 pratimas
Manoma, kurios iš šių dviejų kietųjų medžiagų garų slėgis esant 25ºC yra didžiausias? Naftalenas arba jodas?
Naftaleno molekulė yra biciklinė, turinti du aromatinius žiedus, virimo temperatūra 218ºC. Jodas, savo ruožtu, yra linijinis ir homonuklearinis, I 2 arba II, kurio virimo temperatūra 184 ºC. Vien tik pagal šias savybes jodas yra klasifikuojamas kaip kietas, kurio garų slėgis yra aukščiausias (jis verda žemiausioje temperatūroje).
Abi molekulės, naftaleno ir jodo, yra apolinės, todėl jos sąveikauja per Londono dispersines jėgas.
Naftaleno molekulinė masė yra didesnė nei jodo, todėl suprantama manyti, kad jo molekulėms sunkiau išeiti iš juodo, kvapnaus, dervingo kieto; tuo tarpu jodui bus lengviau pabėgti nuo tamsiai violetinių kristalų.
Remiantis pubchem duomenimis, naftaleno ir jodo garų slėgis 25ºC temperatūroje yra atitinkamai 0,085 mmHg ir 0,233 mmHg. Todėl jodo garų slėgis yra 3 kartus didesnis nei naftaleno.
Nuorodos
- Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
- Garų slėgis. Atkurta iš: chem.purdue.edu
- Vikipedija. (2019 m.). Garų slėgis. Atkurta iš: en.wikipedia.org
- Enciklopedijos „Britannica“ redaktoriai. (2019 m. Balandžio 03 d.). Garų slėgis. „Encyclopædia Britannica“. Atkurta iš: britannica.com
- Nichole Miller. (2019 m.). Garų slėgis: apibrėžimas, lygtis ir pavyzdžiai. Tyrimas. Atgauta iš: study.com