- קונספט לחץ אדי
- לחץ אדי וכוחות intermolecular
- אידוי ותנודתיות
- שיווי משקל תרמודינמי
- דוגמאות ללחץ אדים
- תרגילים שנפתרו
- תרגיל 1
- תרגיל 2
- הפניות
לחץ אדים הוא אחד חווה את פני השטח של נוזל או מוצק, כמו תוצר של שיווי משקל של חלקיקים במערכת סגורה. מערכת סגורה מובנת כמיכל, מיכל או בקבוק שאינם חשופים לאוויר ולחץ אטמוספרי.
לפיכך, כל הנוזל או המוצק במיכל מפעיל על עצמם לחץ אדי האופייני לאופיו הכימי. בקבוק מים לא נפתח נמצא בשיווי משקל עם אדי מים, אשר "מהדקת" את פני הנוזל ואת דפנותיו הפנימיות של הבקבוק.
משקאות מוגזים ממחישים את המושג לחץ אדי. מקור: Pixabay.
כל עוד הטמפרטורה תישאר קבועה, לא תהיה שונות בכמות אדי המים שנמצאת בבקבוק. אבל אם זה יגבר, תגיע נקודה בה ייווצר לחץ כך שיוכל לירות את המכסה למעלה; כפי שקורה כשאתה מנסה בכוונה למלא ולסגור בקבוק עם מים רותחים.
משקאות מוגזים לעומת זאת הם דוגמה ברורה יותר (ובטוחה יותר) למה הכוונה בלחץ אדים. כשנחשף, איזון נוזל הגז בפנים מופרע ומשחרר את האדים מבחוץ בצליל דומה לשריקה. זה לא היה קורה אם לחץ האדים שלו היה נמוך יותר או זניח.
קונספט לחץ אדי
לחץ אדי וכוחות intermolecular
ביטול הנעילה של מספר משקאות מוגזים, באותם תנאים, מציע רעיון איכותי לאילו מהם יש לחץ אדי גבוה יותר, תלוי בעוצמת הצליל הנפלט.
בקבוק אתר יתנהג גם הוא באותה צורה; לא כזה של שמן, דבש, סירופ או ערימת קפה טחון. הם לא ישמיעו שום רעש בולט אלא אם כן ישחררו גזים מפירוק.
הסיבה לכך היא שלחץ האדים שלהם נמוך או זניח. מה שברח מהבקבוק הם מולקולות בשלב הגז, שצריכות להתגבר תחילה על הכוחות השומרים עליהם "לכודים" או מלוכדים בנוזל או במוצק; כלומר עליהם להתגבר על הכוחות או האינטראקציות הבין-מולקולריות שמפעילות המולקולות בסביבתם.
אם לא היו אינטראקציות כאלה, אפילו לא היה נוזל או מוצק לתוחם בתוך הבקבוק. לכן ככל שהאינטראקציות בין המולקולריות חלשות יותר, כך גדל הסיכוי שהמולקולות ישאירו את הנוזל המופרע, או את המבנים המסודרים או האמורפיים של המוצק.
זה תקף לא רק לחומרים או תרכובות טהורות, אלא גם לתערובות, בהן נכנסים המשקאות והמשקאות החריפים שהוזכרו. לפיכך, ניתן לחזות לאיזה בקבוק יהיה לחץ אדי גבוה יותר בידיעת הרכב התוכן שלו.
אידוי ותנודתיות
הנוזל או המוצק בתוך הבקבוק, בהנחה שהוא לא מכוסה, יתנדף ללא הפסקה; כלומר המולקולות על פני השטח בורחות לשלב הגזי, שמתפזרות באוויר וזרמיו. זו הסיבה שהמים מתנדפים לגמרי אם הבקבוק לא סגור או מכסים את הסיר.
אך הדבר אינו קורה עם נוזלים אחרים, והרבה פחות כשמדובר במוצקים. לחץ האדים עבור האחרונים בדרך כלל כה מגוחך עד שיכול לקחת מיליוני שנים עד שנתפס ירידה בגודל; בהנחה שהם לא חלדו, נשחקו או התפרקו בכל אותו זמן.
לאחר מכן נאמר כי חומר או תרכובת נדיפים אם הם מתאדים במהירות בטמפרטורת החדר. שים לב שתנודתיות היא מושג איכותי: היא אינה מכמתת, אלא היא תוצר של השוואת אידוי בין נוזלים ומוצקים שונים. אלה שמתאדים מהר יותר ייחשבו לתנודתיים יותר.
מצד שני, לחץ האדים ניתן למדידה, אוסף בפני עצמו את מה שמובן על ידי אידוי, רתיחה ותנודתיות.
שיווי משקל תרמודינמי
מולקולות בשלב הגז מתנגשות עם פני הנוזל או המוצק. בכך, הכוחות הבין-מולקולריים של מולקולות מרוכזות אחרות, יכולים לעצור ולהחזיק אותם, ובכך למנוע מהם לברוח שוב כאדים. עם זאת, בתהליך מולקולות אחרות על פני השטח מצליחות לברוח, תוך שילוב האדים.
אם הבקבוק סגור, יבוא זמן שמספר המולקולות שנכנסות לנוזל או המוצק יהיה שווה לאלה שיוצאים מהן. אז יש לנו שיווי משקל, התלוי בטמפרטורה. אם הטמפרטורה עולה או יורדת, לחץ האדים ישתנה.
ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, לחץ האדים גבוה יותר, מכיוון שלמולקולות של הנוזל או המוצק יהיו יותר אנרגיה ויכולות לברוח ביתר קלות. אבל אם הטמפרטורה תישאר קבועה, שיווי המשקל יוקם מחדש; כלומר לחץ האדים יפסיק לעלות.
דוגמאות ללחץ אדים
נניח שיש לך n-butane, CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 , ופחמן דו חמצני, CO 2 , בשני מיכלים נפרדים. ב 20 מעלות צלזיוס נמדדו לחץ האדים שלהם. לחץ האדים עבור n- בוטאן הוא כ- 2.17 אטם, ואילו לחץ הפחמן הדו-חמצני הוא 56.25 אטם.
ניתן למדוד לחצי אדים גם ביחידות של פא, בר, טור, mmHg ואחרים. לחץ 2 של CO 2 גבוה כמעט פי 30 מזה של n-butane, כך שבמבט ראשון המכולה שלו חייבת להיות עמידה יותר בכדי להיות מסוגלת לאגור אותה; ואם יש בו סדקים, הוא יורה באלימות רבה יותר בסביבה.
CO 2 זה נמצא מומס במשקאות מוגזים, אך בכמויות קטנות מספיק כך שכאשר בורחים מהבקבוקים או הפחים לא יתפוצצו, אלא רק מפיקים צליל.
מצד שני יש לנו אתאתיל, CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 או Et 2 O, שלחץ האדים שלו ב 20 מעלות צלזיוס הוא 0.49 אטם. מיכל של אתר זה כאשר הוא נחשף יישמע דומה לזה של סודה. לחץ האדים שלו נמוך כמעט פי 5 מהלחץ של n- בוטאן, כך שבתיאוריה יהיה בטוח יותר לטפל בבקבוק אתר דיאטיל מאשר בקבוק n-butane.
תרגילים שנפתרו
תרגיל 1
איזו משתי התרכובות הבאות צפויה להיות לחץ אדים הגבוה מ 25 מעלות צלזיוס? אתר דיאתיל או אתיל אלכוהול?
הנוסחה המבנית של דיאטתיל היא CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , וזו של אתיל אלכוהול, CH 3 CH 2 OH. באופן עקרוני, לאתר דיאטיל יש מסה מולקולרית גבוהה יותר, הוא גדול יותר, כך שניתן היה להאמין שלחץ האדים שלו נמוך יותר מאחר והמולקולות שלו כבדות יותר. עם זאת, ההפך הוא הנכון: אתר דיאטהיל הפכפך יותר מאלכוהול אתילי.
הסיבה לכך היא שמולקולות CH 3 CH 2 OH, כמו CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 , מתקיימות אינטראקציה באמצעות כוחות דיפול-דיפול. אך בניגוד לאתר דיאתיל, אלכוהול אתילי מסוגל ליצור קשרי מימן, המאופיינים בכך שהם דיפולולים חזקים וכיוונים במיוחד: CH 3 CH 2 HO-HOCH 2 CH 3 .
כתוצאה מכך, לחץ האדים של אתיל אלכוהול (0.098 אטם) נמוך יותר מהלחץ של דיאתיל אתר (0.684 אטם) למרות שהמולקולות שלו קלות יותר.
תרגיל 2
אילו משני המוצקים הבאים אמורים כי לחץ האדים הגבוה ביותר הוא 25 מעלות צלזיוס? נפתלין או יוד?
מולקולת הנפטלין היא דו-אופנית, בעלת שתי טבעות ארומטיות ונקודת רתיחה של 218 מעלות צלזיוס. יוד מצידו, ליניארית והומונקולית, I 2 או II, עם נקודת רתיחה של 184 מעלות צלזיוס. תכונות אלה בלבד מדרגות יוד כאולי המוצק בעל לחץ האדים הגבוה ביותר (הוא רותח בטמפרטורה הנמוכה ביותר).
שתי המולקולות, זו של נפטלין ויוד, הן א-פולאריות, ולכן הן מתקיימות ביניהן באמצעות כוחות פיזור בלונדון.
נפטלין בעל מסה מולקולרית גבוהה יותר מיוד, ולכן ניתן להניח כי למולקולות שלה קשה יותר להשאיר את המוצק השחור, הריחני, והמוצק; ואילו ביוד יהיה קל יותר להימלט מהגבישים הסגולים הכהים.
על פי נתונים שנלקחו מ- Pubchem, לחצי האדים ב 25 מעלות צלזיוס עבור נפטלין ויוד הם: 0.085 מ"מ כספית ו 0.233 מ"מ כספית בהתאמה. לכן, ליוד לחץ אדים גבוה פי 3 מהנפטלין.
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- לחץ אדים. התאושש מ: chem.purdue.edu
- ויקיפדיה. (2019). לחץ אדים. התאושש מ: en.wikipedia.org
- עורכי אנציקלופדיה בריטניקה. (03 באפריל, 2019). לחץ אדים. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ: britannica.com
- ניקול מילר. (2019). לחץ אדי: הגדרה, משוואה ודוגמאות. לימוד. התאושש מ: study.com