Entalpie odpařování - Enthalpy of vaporization

tento článek má nejasný styl citace. Použité odkazy mohou být jasnější odlišným nebo konzistentním stylem citace a poznámka pod čarou. (Březen 2016) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Teplotní závislost odpařovacích tepla pro vodu, methanol, benzen a aceton.

The entalpie odpařování (symbol ∆H_vap), také známý jako (latentní) výparné teplo nebo odpařovací teplo, je množství energie (entalpie ), které se musí přidat do kapalné látky, aby se určité množství této látky přeměnilo na plyn. Entalpie odpařování je funkcí tlak ve kterém tato transformace probíhá.

Entalpie odpařování je často uváděna pro normální teplota varu látky. Ačkoli jsou hodnoty v tabulkách obvykle opraveny na 298K., tato korekce je často menší než nejistota v naměřené hodnotě.

Výparné teplo je teplotně závislé, i když lze konstantní výparné teplo předpokládat pro malé teplotní rozsahy a pro snížená teplota ${displaystyle T_ {r}}$${displaystyle {} ll 1}$. Teplo odpařování se s rostoucí teplotou snižuje a v určitém bodě zvaném kritická teplota úplně zmizí (${displaystyle T_ {r} = 1}$). Nad kritická teplota, kapalina a pára fáze jsou nerozeznatelné a látka se nazývá a nadkritická tekutina.

Jednotky

Hodnoty jsou obvykle uvedeny v J /mol, nebo kJ / mol (molární entalpie výparu), i když kJ / kg, nebo J / g (specifické výparné teplo), a starší jednotky jako kcal / mol, kal / g a Btu / lb se někdy stále používají mimo jiné.

Entalpie kondenzace

The entalpie kondenzace (nebo kondenzované teplo) je podle definice rovna entalpii odpařování s opačným znaménkem: změny entalpie odpařování jsou vždy pozitivní (látka je absorbována látkou), zatímco změny entalpie kondenzace jsou vždy negativní (látka je uvolňována).

Termodynamické pozadí

Entalpii vaporizace lze zapsat jako

${displaystyle Delta H_ {ext {vap}} = Delta U_ {ext {vap}} + pDelta, V}$

Rovná se zvýšenému vnitřní energie parní fáze ve srovnání s kapalnou fází plus práce vykonaná proti tlaku okolí. Nárůst vnitřní energie lze považovat za energii potřebnou k překonání intermolekulární interakce v kapalině (nebo pevné látce, v případě sublimace ). Proto hélium má zvláště nízkou entalpii odpařování, 0,0845 kJ / mol, jako van der Waalsovy síly mezi heliem atomy jsou zvláště slabé. Na druhou stranu molekuly v kapalině voda drží pohromadě relativně silné Vodíkové vazby a jeho entalpie odpařování, 40,65 kJ / mol, je více než pětinásobek energie potřebné k ohřevu stejného množství vody z 0 ° C na 100 ° C (C_str = 75,3 J / K · mol). Při použití entalpie odpařování na je však třeba postupovat opatrně opatření síla mezimolekulárních sil, protože tyto síly mohou v plynné fázi do určité míry přetrvávat (jako je tomu v případě fluorovodík ), a tak vypočítaná hodnota pevnost vazby bude příliš nízká. To platí zejména pro kovy, které se často tvoří kovalentně vázané molekuly v plynné fázi: v těchto případech entalpie atomizace musí být použito k získání skutečné hodnoty energie vazby.

Alternativním popisem je zobrazení entalpie kondenzace jako tepla, které musí být uvolněno do okolí, aby se vyrovnal pokles entropie když plyn kondenzuje na kapalinu. Protože kapalina a plyn jsou uvnitř rovnováha při bodu varu (T_b), Δ_protiG = 0, což vede k:

${displaystyle Delta _ {ext {v}} S = S_ {ext {gas}} - S_ {ext {liquid}} = {frac {Delta _ {ext {v}} H} {T_ {ext {b}}} }}$

Jako ani entropie, ani entalpie se velmi liší podle teploty, je normální použít tabulkové standardní hodnoty bez jakékoli korekce rozdílu teplot od 298 K. Korekci je nutno provést, pokud tlak se liší od 100kPa, protože entropie plynu je úměrná jeho tlaku (nebo přesněji jeho) prchavost ): entropie kapalin se s tlakem mění jen málo, protože stlačitelnost kapaliny je malá.

Tyto dvě definice jsou ekvivalentní: bod varu je teplota, při které zvýšená entropie plynné fáze překonává mezimolekulární síly. Protože dané množství hmoty má vždy vyšší entropii v plynné fázi než v kondenzované fázi (${displaystyle Delta _ {ext {v}} S}$ je vždy pozitivní) a od

${displaystyle Delta G = Delta H-TDelta S}$,

the Gibbsova volná energie změna klesá s rostoucí teplotou: plyny jsou upřednostňovány při vyšších teplotách, jak je pozorováno v praxi.

Entalpie odpařování roztoků elektrolytů

Odhad entalpie odpařování roztoků elektrolytů lze jednoduše provést pomocí rovnic založených na chemických termodynamických modelech, jako je Pitzerův model^[1] nebo model TCPC.^[2]

Vybrané hodnoty

Tato sekce potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. (Září 2018) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Elementy

Entalpie odpařování prvků
	1	2	3		4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Skupina  →
↓ Doba
1	H 0.44936																		On 0.0845
2	Li 145.92	Být 292.40												B 489.7	C 355.8	N 2.7928	Ó 3.4099	F 3.2698	Ne 1.7326
3	Na 96.96	Mg 127.4												Al 293.4	Si 300	P 12.129	S 1.7175	Cl 10.2	Ar 6.447
4	K. 79.87	Ca. 153.6	Sc 314.2		Ti 421	PROTI 452	Cr 344.3	Mn 226	Fe 349.6	Spol 376.5	Ni 370.4	Cu 300.3	Zn 115.3	Ga 258.7	Ge 330.9	Tak jako 34.76	Se 26.3	Br 15.438	Kr 9.029
5	Rb 72.216	Sr 144	Y 363		Zr 581.6	Pozn 696.6	Mo 598	Tc 660	Ru 595	Rh 493	Pd 357	Ag 250.58	CD 100	v 231.5	Sn 295.8	Sb 77.14	Te 52.55	Já 20.752	Xe 12.636
6	Čs 67.74	Ba 142	Los Angeles 414		Hf 575	Ta 743	Ž 824	Re 715	Os 627.6	Ir 604	Pt 510	Au 334.4	Hg 59.229	Tl 164.1	Pb 177.7	Bi 104.8	Po 60.1	V 27.2	Rn 16.4
7	Fr.n / a	Ra 37	Acn / a		Rfn / a	Dbn / a	Sgn / a	Bhn / a	Hsn / a	Mt.n / a	Dsn / a	Rgn / a	Cnn / a	Nhn / a	Fln / a	Mcn / a	Lvn / a	Tsn / a	Ogn / a
					Ce 414	Prn / a	Ndn / a	Odpolednen / a	Smn / a	Eun / a	Gdn / a	Tbn / a	Dyn / a	Hon / a	Ern / a	Tmn / a	Ybn / a	Lun / a
					Čt 514.4	Pan / a	Un / a	Npn / a	Pun / a	Dopolednen / a	Cmn / a	Bkn / a	Srovn / a	Esn / a	Fmn / a	Mdn / a	Nen / a	Lrn / a
	Entalpie v kJ / mol, měřeno při příslušných normálních bodech varu
	0–10 kJ / mol			10–100 kJ / mol			100–300 kJ / mol			> 300 kJ / mol

Odpařování kovů je klíčovým krokem syntéza par kovů, který využívá zvýšenou reaktivitu atomů kovů nebo malých částic ve srovnání s objemovými prvky.

Další běžné látky

Entalpie odpařování běžných látek, měřené při příslušných standardních bodech varu:

Viz také

• Entalpie fúze, měrné teplo tání
• Entalpie sublimace
• Jobackova metoda, odhad výparného tepla za normálního bodu varu z molekulárních struktur)
• Clausius-Clapeyronova rovnice

Reference

• Klíčové hodnoty CODATA pro termodynamiku
• Gmelin, Leopold (1985). Gmelin-Handbuch der anorganischen Chemie / 08 a (8., völlig neu bearb. Aufl. Ed.). Berlin [u.a.]: Springer. str. 116–117. ISBN  978-3-540-93516-2.
• Webová kniha NIST Chemistry
• Young, Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. (1982). Univerzitní fyzika (6. vydání). Reading, Mass .: Addison-Wesley. ISBN  978-0-201-07199-3.