Бұйының булануға бейімділігі – химиядағы маңызды қасиет. Қандай заттың оңай буланатынын, температура мен қысымға қарай сұйық немесе қатты күйде қалуын анықтайды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Заттың булануға бейімділігі
Tendency of a substance to vaporize
Химияда ұшпалылық – заттың қаншалықты оңай буланатынын сипаттайтын материалдың қасиеті. Белгілі бір температура мен қысымда жоғары ұшпалы зат бу күйінде болуға бейім, ал төмен ұшпалы зат сұйық немесе қатты күйде болуы мүмкін. Ұшпалылық будың сұйық немесе қатты затқа конденсациялану бейімділігін де көрсетеді; аз ұшпалы заттар будан жоғары ұшпалы заттарға қарағанда оңайрақ конденсацияланады. Ұшпалылықтың айырмашылығын бір топтағы заттардың атмосфераға түскен кезде қаншалықты жылдам буланатынын (немесе қатты заттар болған жағдайда сублимацияланатынын) салыстыру арқылы байқауға болады. Мысалы, спирт (изопропил спирті) сияқты жоғары ұшпалы зат тез буланады, ал өсімдік майы сияқты төмен ұшпалы зат конденсацияланып қалады. Жалпы, қатты заттар сұйық заттарға қарағанда аз ұшпалы болады, бірақ кейбір ерекшеліктері бар. Құрғақ мұз (қатты көмірқышқыл газы) немесе йод сияқты сублимацияланатын (қатты күйден тікелей буға өтетін) заттар стандартты жағдайларда кейбір сұйық заттар сияқты жылдамдықпен булануы мүмкін.
In chemistry, volatility is a material quality which describes how readily a substance vaporizes. At a given temperature and pressure, a substance with high volatility is more likely to exist as a vapour, while a substance with low volatility is more likely to be a liquid or solid. Volatility can also describe the tendency of a vapor to condense into a liquid or solid; less volatile substances will more readily condense from a vapor than highly volatile ones. Differences in volatility can be observed by comparing how fast substances within a group evaporate (or sublimate in the case of solids) when exposed to the atmosphere. A highly volatile substance such as rubbing alcohol (isopropyl alcohol) will quickly evaporate, while a substance with low volatility such as vegetable oil will remain condensed. In general, solids are much less volatile than liquids, but there are some exceptions. Solids that sublimate (change directly from solid to vapor) such as dry ice (solid carbon dioxide) or iodine can vaporize at a similar rate as some liquids under standard conditions.
Сипаттама
Ұдайы өзгермеліліктің өзі нақты сандық мәні жоқ, бірақ ол көбінесе бу қысымы немесе қайнау нүктесі (сұйықтар үшін) арқылы сипатталады. Жоғары бу қысымы жоғары ұшқырлықты, ал жоғары қайнау нүктесі төмен ұшқырлықты көрсетеді. Бу қысымы мен қайнау нүктелері көбінесе қызығушылық тудыратын химиялық заттарды салыстыру үшін пайдаланылатын кестелер мен графикте көрсетіледі. Ұшқырлық туралы деректер әдетте температура мен қысымның әртүрлі диапазонында тәжірибелер жүргізу арқылы табылады.
Volatility itself has no defined numerical value, but it is often described using vapor pressures or boiling points (for liquids). High vapor pressures indicate a high volatility, while high boiling points indicate low volatility. Vapor pressures and boiling points are often presented in tables and charts that can be used to compare chemicals of interest. Volatility data is typically found through experimentation over a range of temperatures and pressures.
Бу қысымы
Бу қысымы – белгілі бір температурада конденсатталған фазаның буға қаншалықты оңай өтетінінің өлшемі. Ауасы жоқ (вакуум) герметикалық ыдысқа салынған зат, тез арада қалған бос кеңістікті бумен толтырады. Жүйе тепе-теңдікке келгеннен және булану мен конденсация жылдамдықтары теңелгеннен кейін бу қысымын өлшеуге болады. Температураның жоғарылауы будың мөлшерін арттырады, демек бу қысымы да артады. Қоспадағы әрбір зат қоспаның жалпы бу қысымына үлес қосады, мұндағы ұшқыш заттар үлкен үлес қосады.
Vapor pressure is a measurement of how readily a condensed phase forms a vapor at a given temperature. A substance enclosed in a sealed vessel initially at vacuum (no air inside) will quickly fill any empty space with vapor. After the system reaches equilibrium and the rate of evaporation matches the rate of condensation, the vapor pressure can be measured. Increasing the temperature increases the amount of vapor that is formed and thus the vapor pressure. In a mixture, each substance contributes to the overall vapor pressure of the mixture, with more volatile compounds making a larger contribution.
Қайнау температурасы
Қайнау нүктесі – сұйықтың бу қысымы қоршаған ортаның қысымына тең болатын температура, осының салдарынан сұйық жылдам буланып немесе қайнай бастайды. Ол бу қысымымен тығыз байланысты, бірақ қысымға тәуелді. Нормальды қайнау нүктесі – атмосфералық қысымдағы қайнау нүктесі, бірақ ол жоғары және төмен қысымда да көрсетілуі мүмкін. Бұл этанол молекулалары арасындағы тартым күшінің күшеюіне алып келеді, нәтижесінде ол екеуінің арасында аз ұшқыш зат болып табылады.
Boiling point is the temperature at which the vapor pressure of a liquid is equal to the surrounding pressure, causing the liquid to rapidly evaporate, or boil. It is closely related to vapor pressure, but is dependent on pressure. The normal boiling point is the boiling point at atmospheric pressure, but it can also be reported at higher and lower pressures. The result in an overall stronger attractive force between the ethanol molecules, making it the less volatile substance of the two.
Молекулалық салмағы
Жалпы, молекулалық массаның артуымен ұшпалылық төмендеуге бейім, себебі үлкен молекулалар көбірек молекулааралық байланысқа қатыса алады, алайда құрылым және полярлық сияқты басқа факторлар да маңызды рөл атқарады. Молекулалық массаның әсерін ұқсас құрылымды химиялық заттарды (яғни эфирлер, алкандар сияқты) салыстыру арқылы ішінара бөліп қарастыруға болады. Мысалы, тікелей тізбекті алкандарда тізбектегі көміртегі атомдарының саны артқан сайын ұшпалылығы төмендейді.
In general, volatility tends to decrease with increasing molecular mass because larger molecules can participate in more intermolecular bonding, although other factors such as structure and polarity play a significant role. The effect of molecular mass can be partially isolated by comparing chemicals of similar structure (i. e. esters, alkanes, etc.). For instance, linear alkanes exhibit decreasing volatility as the number of carbons in the chain increases.
Дестилляция
Ұпалылық туралы білу қоспадан компоненттерді бөлуде көбінесе пайдалы болады. Егер конденсацияланған заттардың қоспасында әртүрлі ұпалылық деңгейлері бар бірнеше заттар болса, оның температурасы мен қысымын реттеу арқылы, ұпалырақ компоненттер буға айналады, ал ұпалылығы төмен заттар сұйық немесе қатты күйде қалады. Жаңадан пайда болған буды кәдеге жіберуге немесе бөлек ыдысқа конденсациялауға болады. Булар жиналғанда, бұл процесс дистилляция деп аталады. Мұнайды тазарту процесі фракциялық дистилляция деп аталатын әдіс қолданады, ол бір қадамда әртүрлі ұпалылыққа ие химиялық заттарды бөліп алуға мүмкіндік береді. Мұнайды өңдеу зауытына кіретін шикі мұнай көптеген пайдалы химиялық заттардан тұрады, оларды бөлу қажет. Шикі мұнай дистилляция мұнарасына құйылып, қыздырылады, бұл бутан және керосин сияқты ұпалырақ компоненттердің булануына жағдай жасайды. Бұл булар мұнара бойымен жоғары көтеріліп, салқындатылған беттерге тиеді, нәтижесінде олар конденсацияланып, жиналады. Бағанның жоғарғы бөлігінде ең ұпалы химиялық заттар конденсацияланады, ал булануға ең аз ұпалы химиялық заттар төменгі бөлігінде конденсацияланады.
Knowledge of volatility is often useful in the separation of components from a mixture. When a mixture of condensed substances contains multiple substances with different levels of volatility, its temperature and pressure can be manipulated such that the more volatile components change to a vapor while the less volatile substances remain in the liquid or solid phase. The newly formed vapor can then be discarded or condensed into a separate container. When the vapors are collected, this process is known as distillation. The process of petroleum refinement utilizes a technique known as fractional distillation, which allows several chemicals of varying volatility to be separated in a single step. Crude oil entering a refinery is composed of many useful chemicals that need to be separated. The crude oil flows into a distillation tower and is heated up, which allows the more volatile components such as butane and kerosene to vaporize. These vapors move up the tower and eventually come in contact with cold surfaces, which causes them to condense and be collected. The most volatile chemical condense at the top of the column while the least volatile chemicals to vaporize condense in the lowest portion.
Парфюмерия
Иіс су жасау кезінде ұшпа қасиеті маңызды мәселе. Адамдар хош иістерді мұрын рецепторларына хош иісті булар тигенде сезеді. Қолданғаннан кейін жылдам буланатын ингредиенттер майлары буланып кеткенше қысқа ғана уақытқа хош иісті бу шығарады. Баяу буланатын ингредиенттер теріде апталар, тіпті айлар бойы сақталуы мүмкін, бірақ күшті хош иіс беру үшін жеткілікті бу шығармайды. Осы мәселелерді болдырмау үшін иіс су жасаушылар эфир майлары мен басқа да ингредиенттердің ұшпа қасиетін мұқият ескереді. Жоғары және төмен ұшпа қасиеті бар ингредиенттердің мөлшерін өзгерту арқылы қажетті булану жылдамдығына қол жеткізіледі.
Volatility is an important consideration when crafting perfumes. Humans detect odors when aromatic vapors come in contact with receptors in the nose. Ingredients that vaporize quickly after being applied will produce fragrant vapors for a short time before the oils evaporate. Slow evaporating ingredients can stay on the skin for weeks or even months, but may not produce enough vapors to produce a strong aroma. To prevent these problems, perfume designers carefully consider the volatility of essential oils and other ingredients in their perfumes. Appropriate evaporation rates are achieved by modifying the amount of highly volatile and non volatile ingredients used.