反応混合物を加熱するときの沸騰棒の目的は何ですか?
オンラインでいくつかの記事を読みましたが、まだ理解できません混合物が均一に沸騰することを保証するだけですか?もしそうなら、反応が均一に沸騰しないときに何が問題になりますか?
これは LibreTextsページから情報を読んでいました。「バンプ」と「過熱」という用語がわかりません。液体が沸点を超えている場合、なぜそれが気体に変わっていないのですか?
コメント
- リンクしたページがなぜそうなるのですか?最後の質問:熱力学的にはガスでなければなりません。そのガスはまだ泡を形成して表面に自由に移動する時間がありませんでした。これは突然起こり、一種の"爆発"ガラス製品の周りに液体をこぼしたり、ガラス製品をばらばらにしたりします。
- 最後の説明が私が疑問に思っていたものでした。ありがとうございます。
- 学部生の化学実験室では、テストチューブを一度空にすることをかなり激しく証明できます。
回答
沸騰チップと沸騰棒は化学者が実験室で直面する問題の実用的な解決策です。
液体を沸騰させると、沸騰が均一に起こらないことがよくあります。穏やかな加温の代わりに穏やかな泡立ちを与えます。しばらくの間何も起こらないことがわかります突然、大量のバブリングが発生し、これにより液体が容器の容量を超えて飛散し、液体を望まない場所に投げ込みます(たとえば、蒸留中に、飛沫が液体を蒸留塔の上部、製品を原液で汚染している。反応中、製品は容器から完全に排出される可能性がありますが、これはめったに必要なことではありません。
沸騰石またはスティックは、沸騰が均一に行われるようにし、物事を制御します。
問題彼らが解決するのは、滑らかな容器では、泡を発生させるための粗いパッチがあまりないことが多いということです。血管壁に小さな粗いパッチがあると、気泡が発生しやすくなります。チップやスティックは、そのような大まかなパッチを提供します。粗いパッチがない場合、一部の液体は過熱し、自然に気化する可能性がありますが、突然激しくなります。粗さにより、気泡が均一に形成され始め、多くの場所で過熱を回避し、気化をより均一にします。
「液体が沸点を超えている場合、なぜ」というように物事が起こらないという考え「じゃあガスになったんじゃないの?」明らかに平衡状態にない状況に熱力学的平衡の概念を適用することによる誤りです。何かを加熱している場合、それは明らかに平衡状態になく、理想的な熱力学的ビューではなく、実際の効果について心配する必要があります。実際には、気化は核生成サイト(たとえばガラス上の粗いパッチ)によって促進されます。それらが十分にない場合、それは均等に発生しない可能性があります。
回答
物質の沸点は次のように定義されます。液体または溶液の蒸気圧が大気圧に等しくなる温度。ガスが溶液から沈殿し始めたという意味ではありません。ここで重要なのは、過飽和溶液から固体が沈殿するのとほぼ同じ方法で、沸騰が溶液からガスを沈殿させるという事実に焦点を当てることです。過飽和溶液に溶質の結晶が導入され、沈殿物が溶液中ですぐに成長し始める沈殿のデモンストレーションを見たことがありますか?沸騰石は、過飽和溶液に溶質が導入されるのと同様の目的を果たします。
沈殿が発生し始めるには、溶媒の粘度に打ち勝って結合するのに十分な沈殿材料が必要です。一緒にそれ自身のユニットに。沸騰石は、ガスが気泡を形成して溶液から逃げる可能性のある不均一な表面を提供します。実験用ガラス器具は通常、滑らかすぎます。
バンピングに関しては、過熱された液体は、あらゆる外乱が核形成サイトを提供する可能性がある過飽和溶液であると考えることができます。液体が乱されると、酢酸ナトリウムのデモと同じように沈殿物が発生しますが、この沈殿物は固体や液体よりもはるかに大きな体積を占める気体であり、至る所に飛散します。