Volatilizasyon Nedir?
Volatilizasyon, bir kimyasal maddenin bir sıvı veya katı durumdan bir gaz veya buhar durumuna dönüştürülmesi işlemidir. Aynı işlemi tarif etmek için kullanılan diğer terimler buharlaşma, damıtma ve süblimasyondur.
Bir madde çoğu zaman diğerinden uçucu hale getirme ile ayrılabilir ve daha sonra buhar yoğunlaşması ile geri kazanılabilir.
Madde, buhar basıncını arttırmak için ısıtmak suretiyle veya atıl bir gaz akışı veya bir vakum pompası kullanarak buharı uzaklaştırmak suretiyle daha çabuk buharlaşabilir.
Isıtma prosedürleri, bu maddeleri müdahale edici elementlerden ayırmak için suyun, cıva veya arsenik triklorürün uçucu hale getirilmesini içerir.
Kimyasal reaksiyonlar bazen karbonatlardan karbon dioksit salınımı, Kjeldahl yönteminde amonyak, çelikte kükürt tayininde azot ve kükürt dioksit tayini için uçucu ürünler üretmek için kullanılır.
Uçuculaştırma yöntemleri genellikle yüksek sıcaklıklar veya korozyona karşı yüksek dirençli malzemeler gerekli olmadıkça, büyük basitlik ve kullanım kolaylığı ile karakterize edilir (Louis Gordon, 2014).
Buhar basıncı buharlaşma
Kaynar su sıcaklığının 100 ° C olduğunu bilerek, yağmur suyunun neden buharlaştığını hiç merak ettiniz mi?
100 ° C'de mi? Öyleyse neden ısınmam? Alkol, sirke, ahşap veya plastik karakteristik kokusunu neyin verdiğini hiç merak ettiniz mi? (Buhar Basıncı, SF)
Bütün bunlardan sorumlu olan, aynı maddenin katı veya sıvı fazıyla dengede bulunan bir buhar tarafından uygulanan basınç olan buhar basıncı olarak bilinen bir özelliktir.
Aynı zamanda, maddenin atmosferdeki katı ya da sıvı üzerindeki kısmi basıncı (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Buhar basıncı, bir malzemenin gaz halindeki veya buhar durumuna değişme, yani maddelerin uçuculuğunun bir ölçüsüdür.
Buhar basıncı arttıkça, sıvının veya katı maddenin buharlaşma kapasitesi daha uçucu hale gelir.
Buhar basıncı sıcaklıkla artacaktır. Bir sıvının yüzeyindeki buhar basıncının çevre tarafından uygulanan basınca eşit olduğu sıcaklığa sıvının kaynama noktası denir (Encyclopædia Britannica, 2017).
Buhar basıncı, çözelti içinde çözülmüş çözünen maddeye bağlı olacaktır (bu bir kolligatif özelliktir). Çözeltinin yüzeyinde (hava-gaz arayüzü) en yüzeysel moleküller, fazlar arasında değiş tokuş ve bir buhar basıncı üreterek, buharlaşma eğilimindedir.
Bir çözücünün varlığı, ara yüzdeki çözücü moleküllerin sayısını azaltarak buhar basıncını azaltır.
Buhar basıncındaki değişiklik, aşağıdakiler tarafından verilen, uçucu olmayan çözünen maddeler için Raoult Yasası ile hesaplanabilir:
Burada X2, çözücünün mol kısmıdır. Eşitliğin her iki tarafını P ° ile çarparsak, o zaman kalır:
(3) 'deki (1) yerine geçme:
(4)
Bu, çözünen çözülürken buhar basıncının değişmesidir (Jim Clark, 2017).
Gravimetrik analiz
Gravimetrik analiz, bir maddenin kütlesindeki değişimi ölçerek kütlesini veya konsantrasyonunu belirlemek için kullanılan bir laboratuvar teknikleri sınıfıdır.
Ölçmeye çalıştığımız kimyasallara bazen analit denir. Gravimetrik analizi aşağıdaki gibi soruları cevaplamak için kullanabiliriz:
- Çözümün içindeki analitin konsantrasyonu nedir?
- Bizim örnek ne kadar saf? Buradaki örnek, katı veya çözelti halinde olabilir.
İki yaygın gravimetrik analiz türü vardır. Her ikisi de, analitin fazını karışımın geri kalanından ayırmak için değiştirmeyi içerir, bu da kütlenin değişmesine neden olur.
Bu yöntemlerden biri, yağış gravimetrisidir, ancak bizi gerçekten ilgilendiren şey, volatilizasyon gravimetrisidir.
Volatilizasyon gravimetrisi, numunenin termal veya kimyasal olarak ayrışmasına ve sonuçta meydana gelen değişimin kütlesinde ölçülmesine dayanır.
Alternatif olarak, uçucu bir ayrışma ürününü yakalayabilir ve tartabiliriz. Bir uçucu türün salınması bu yöntemlerin önemli bir parçası olduğundan, bunları toplu olarak gravimetrik uçuculaşma analizi yöntemleri olarak sınıflandırırız (Harvey, 2016).
Gravimetrik analizin problemleri basitçe birkaç ek adımla stokiyometri problemleridir.
Herhangi bir stokiyometrik hesaplama yapmak için, dengeli kimyasal denklemin katsayılarına ihtiyacımız var.
Örneğin, bir örnek baryum klorür dihidratın (BaCl2 ● H20) safsızlıklarını içeriyorsa, suyun buharlaştırılması için numunenin ısıtılmasıyla safsızlıkların miktarı elde edilebilir.
Orijinal numune ile ısıtılmış numune arasındaki kütle farkı bize gram cinsinden, baryum klorürde bulunan su miktarını verecektir.
Basit bir stokiyometrik hesaplama ile, numunedeki kirliliklerin miktarı elde edilecektir (Khan, 2009).
Fraksiyonel damıtma
Kesirli damıtma, bir sıvı karışımın bileşenlerinin, farklı kaynama noktalarına göre farklı parçalara (kesirler olarak adlandırılır) ayrıldığı bir işlemdir.
Karışım bileşiklerinin uçuculuklarındaki fark, ayrılmasında temel bir rol oynar.
Fraksiyonel damıtma, kimyasal ürünleri saflaştırmak ve ayrıca bileşenlerini elde etmek için karışımları ayırmak için kullanılır. Laboratuar tekniği olarak ve işlemin büyük ticari öneme sahip olduğu endüstride kullanılır.
Kaynama çözeltisinin buharları, fraksiyonlama kolonu adı verilen yüksek bir kolon boyunca geçirilir.
Kolon, yoğuşma ve buharlaşma için daha fazla yüzey alanı sağlayan ayrımı geliştirmek için plastik veya cam boncuklarla doludur.
Kolonun sıcaklığı, uzunluğu boyunca kademeli olarak azalır. Kaynama noktası daha yüksek olan bileşenler kolonda yoğunlaşır ve çözeltiye geri döner.
Daha düşük (daha uçucu) kaynama noktasına sahip bileşenler kolondan geçer ve üst kısımdan toplanır.
Teorik olarak, daha fazla boncuk veya plaka olması ayırma işlemini iyileştirir, ancak plakaların eklenmesi, bir damıtmanın tamamlanması için gereken zaman ve enerjiyi de arttırır (Helmenstine, 2016).
