끓기 시작하는 물이있을 때 물의 온도가 높고 증기가 빠져 나가기 때문에 주된 안전 문제는 화상을 입지 않는 것입니다. 그러나 여러분은 증기에 대해 다른 것을 알아 차렸을 것입니다. 또는 그 문제에 대해 가스 형태의 모든 종류의 물질에 대해 알아 차리 셨을 것입니다. 그것은 격리되는 것을 좋아하지 않으며 종종 탈출하기 위해 "싸움"을합니다. 증기 보일러 폭발과 관련된 사고에 대한 설명이이 위협에 귀를 기울입니다.
물이나 다른 액체가 끓으면 물리적으로 상전이 또는 액체에서 기체로의 상태 변화를 겪습니다. 다르게 말하면 증기압 액체의 양은 그 위에있는 가스, 보통 지구 대기의 양을 초과하기 시작했습니다. ( "증기"는 가스를 의미하는 느슨한 용어입니다. 예를 들어 "수증기"는 H입니다.2O 기체 상태.)
고체는 또한 가스 상태로 직접 들어가서 다음과 같은 과정에서 액체 상태를 모두 "우회"할 수 있습니다. 승화. 이 경우 상전이의 근본적인 이유는 동일합니다. 고체에는 자체 증기압이 있으며 특정 조건에서이 압력의 값은 대기압을 초과 할 수 있습니다. 그러나 더 자주 고체는 액체로 전환됩니다.
물질의 상태와 상태의 변화
지구상에서 자연 조건 하에서 물질은 고체, 액체 또는 기체의 세 가지 상태 중 하나로 존재합니다. 한 물질의 경우 이러한 단계는 온도 상승에 반영된 물질 분자의 평균 운동 에너지가 순차적으로 증가하는 것을 나타냅니다. 그러나 일부 물질은 실온에서 기체로 존재하는 반면 다른 물질은 액체이고 다른 물질은 고체입니다. 이것은 주어진 열 에너지 (열) 입력에 의해 물질 내에서 일부 분자가 더 쉽게 분리되는 결과입니다.
모든 원소와 분자는 0K 또는 절대 0 (약 –273 ° C)에서 고체로 존재합니다. 매우 낮은 온도에서 물질의 구조는 고체 결정 격자입니다. 온도가 상승함에 따라 효과적으로 제자리에 고정 된 분자는 충분히 진동 할 수 있습니다. 격자에서 벗어나는 에너지, 그리고 이것이 물질 전체에서 발생하면 물질은 액체에 있습니다. 상태.
액체 상태에서 물질은 용기의 모양을 취하지 만 중력의 한계 내에 있습니다. 운동 에너지가 더 많이 증가하면 분자가
화학에서의 증기압, 정의
상온에서 물병을 관찰하면 분명하지 않을 수 있지만 일부 물 분자가 튀어 나옵니다 수면 위로 거의 동일한 (매우 적은) 수가 동시에 수상으로 돌아갑니다. 시각. 따라서 시스템은 평형 상태이며 H의 최소 이탈에 의해 생성되는 증기압2O 분자는 물의 평형 증기압입니다.
보시다시피 액체 상태의 다른 물질은 증기압 P의 특성 수준이 다릅니다.증기 이 값은 액체 분자 사이의 분자간 힘의 특성에 따라 달라집니다. 예를 들어, 수소 결합과 같이 분자간 힘이 약한 물질은 더 높은 수준의 평형 P를 갖습니다.증기 분자가 액체에서 벗어나는 것이 더 쉽기 때문입니다.
그러나 열의 추가로 인해 평형 상태가 교란되면 액체의 증기압이 대기압 (101.3 킬로 파스칼, 1 atm 또는 762 torr)쪽으로 상승합니다. 증기압 값이 온도에 의존하지 않으면 액체 (또는 고체), 특히 고유 한 증기압 값이 높은 액체 (또는 고체)를 끓이거나 증발시키기가 어렵습니다.
증기압 방정식
액체에 충분한 열이 추가되어 증기압을 대기압 수준으로 끌어 올리면 액체가 끓기 시작합니다. 추가해야하는 열의 양은 물질의 특성에 따라 다릅니다. 그러나 물질이 순수한 물이 아니라 물과 같은 액체에 고체 물질이 용해 된 용액이라면 어떨까요?
용질의 첨가는 일반적으로 액체의 끓는점과 녹는 점 (즉, 어는점)을 포함하여 액체의 많은 매개 변수에 영향을 미칩니다. 용질 농도의 영향을받는 매개 변수는 결합 ( "연결 관련") 속성으로 알려져 있습니다. 용질을 첨가하면 증기압이 낮아지며, 이것이 발생하는 정도는 첨가 된 용질의 양과 궁극적으로 용질 대 용질의 몰비에 따라 달라집니다.
- 증기압을 낮추면 용액의 끓는점이 어떻게됩니까? 수학에 대해 생각할 때 액체는 자체 증기압과 대기압 사이에 더 큰 간격이 있고 끓으려면 더 많은 열이 필요합니다. 따라서 끓는점이 어느 정도 증가합니다.
아래에서 설명하는 이러한 상황에서 관심 방정식은 다음과 같은 형식입니다. 라울의 법칙: P합계= ∑P나는엑스나는. 여기 P합계 전체적으로 용액의 증기압이고 오른쪽은 개별 증기압의 곱의 합을 나타냅니다. 몰분율 용질과 용매의.
물의 증기압
물은 유비쿼터스 액체 및 용매이기 때문에 증기압 방정식을 결정하는 요인을 더 자세히 조사 할 가치가 있습니다.
물에는 P가 있습니다증기 0.031 atm 또는 대기압의 1/30 미만입니다. 이것은 그러한 단순한 분자에 대해 상대적으로 높은 비등점을 설명하는 데 도움이됩니다. 이 낮은 값은 인접한 분자의 산소 원자와 수소 원자 사이의 수소 결합에 의해 설명됩니다 (이는 진정한 화학 결합이 아니라 분자간 힘입니다).
실온 (약 25 ° C)에서 약 60 ° C로 가열하면 물의 증기압이 약간만 상승합니다. 그런 다음 100 ° C (정의에 따라)에서 1atm 값에 도달하기 전에 더 급격히 상승하기 시작합니다.
증기압 예
이제 Raoult의 법칙이 작동하는 것을 볼 때입니다. 이러한 문제에 접근 할 때 항상 P 값을 찾을 수 있음을 알고증기 특정 물질에 대해.
용액은 1 몰 (mol) H의 혼합물을 포함합니다.2O, 2 mol 에탄올 (C2H5OH) 및 1 mol 아세트 알데히드 (CH3CHO) 293 K. 이 용액의 총 증기압은 얼마입니까? 노트 : 실온에서 이러한 물질의 분압은 각각 18 torr, 67.5 torr 및 740 torr입니다.
먼저 방정식을 설정하십시오. 위에서부터
피합계 = P와트엑스와트 + Peth엑스eth + P에이스엑스에이스
각 물질의 몰분율은 각각의 몰수를 용액에있는 물질의 총 몰수로 나눈 값으로 1 + 2 + 1 = 4입니다. 따라서 당신은 X와트 = 1/4-0.25, Xeth = 2/4 = 0.5 및 X에이스 = 1/4 = 0.25. (몰분율의 합은 항상 정확히 1이어야합니다.) 이제 주어진 개별 증기압에 대한 값과 혼합물의 총 증기압을 구합니다. 솔루션 :
피합계 = (0.25) (18 torr) + (0.5) (67.5 torr) + (0.25) (740 torr) = 223.25 torr.
