변동성(화학)

Volatility (chemistry)
상온에서 쉽게 증기로 전환되는 브롬 액체는 높은 휘발성을 나타낸다.

화학에서 휘발성은 물질이 얼마나 쉽게 기화되는지를 설명하는 재료 품질이다.일정한 온도와 압력에서 휘발성이 높은 물질은 증기로 존재할 가능성이 높은 반면, 휘발성이 낮은 물질은 액체 또는 고체로 존재할 가능성이 높다.휘발성은 또한 증기가 액체나 고체로 응축되는 경향을 나타낼 수 있습니다. 휘발성이 낮은 물질은 휘발성이 [1]높은 물질보다 증기에서 쉽게 응축됩니다.휘발성의 차이는 대기에 노출되었을 때 그룹 내의 물질이 얼마나 빨리 증발(또는 고형물의 경우 승화)하는지를 비교함으로써 관찰할 수 있다.마찰알코올(이소프로필알코올)과 같은 휘발성이 높은 물질은 빠르게 증발하는 반면 식물성 기름과 같이 휘발성이 낮은 물질은 [2]응축된 상태를 유지합니다.일반적으로 고체는 액체보다 휘발성이 훨씬 낮지만 몇 가지 예외가 있습니다.드라이아이스(고체 이산화탄소) 또는 요오드처럼 고체에서 증기로 직접 승화하는 고체는 표준 조건에서 [3]일부 액체와 유사한 속도로 기화될 수 있습니다.

묘사

휘발성 자체에는 정의된 수치가 없지만, 종종 증기 압력 또는 비등점(액체의 경우)을 사용하여 설명된다.증기 압력이 높으면 휘발성이 높고 비등점이 높으면 휘발성이 낮습니다.증기 압력과 비등점은 종종 관심 화학 물질을 비교하는 데 사용할 수 있는 표와 차트에 표시됩니다.휘발성 데이터는 일반적으로 다양한 온도와 압력에 대한 실험을 통해 확인할 수 있습니다.

증기압

다양한 액체에 대한 로그린 증기 압력 차트

증기압은 응축된 위상이 주어진 온도에서 얼마나 쉽게 증기를 형성하는지 측정하는 것입니다.처음에 진공상태(내부 공기 없음)에서 밀폐된 용기에 밀폐된 물질은 빈 공간을 증기로 빠르게 채웁니다.시스템이 평형에 도달하고 증기가 더 이상 형성되지 않으면 이 증기 압력을 측정할 수 있습니다.온도를 높이면 생성되는 증기의 양이 증가하여 증기 압력이 증가합니다.혼합물에서 각 물질은 혼합물의 전체 증기 압력에 기여하며 휘발성 화합물이 더 많이 기여합니다.

비등점

비등점은 액체의 증기 압력이 주변 압력과 같아 액체가 빠르게 증발하거나 끓는 온도입니다.증기 압력과 밀접하게 관련되어 있지만 압력에 따라 달라집니다.정상 비등점은 대기압에서 비등점이지만,[3] 더 높은 압력과 낮은 압력에서도 보고될 수 있습니다.

기여 요인

분자간 힘

선형 알칸의 정상 끓는점(빨간색)과 녹는점(파란색) 대 탄소 원자 수.

물질의 휘발성에 영향을 미치는 중요한 요인은 분자 간의 상호작용 강도입니다.분자 간의 흡인력은 물질을 하나로 묶어주는 힘이며, 대부분의 고체와 같이 분자간 힘이 강한 물질은 일반적으로 휘발성이 매우 높지 않습니다.에탄올과 디메틸 에테르, 같은 화학식(CHO26)을 가진 두 개의 화학 물질은 액상에서 분자 간에 일어나는 다른 상호작용 때문에 다른 휘발성을 가지고 있다: 에탄올 분자는 수소 결합을 할 수 있는 반면 디메틸 에테르 분자는 [4]그렇지 않다.그 결과 에탄올 분자 사이에 전체적으로 강한 흡인력이 생겨 두 분자 중 휘발성이 낮은 물질이 됩니다.

분자량

일반적으로, 구조나 극성과 같은 다른 요소들이 중요한 역할을 하지만, 더 큰 분자들이 분자간 [5]결합에 참여할 수 있기 때문에, 분자량의 증가와 함께 휘발성이 감소하는 경향이 있다.분자량의 영향은 유사한 구조의 화학물질(에스테르, 알칸 등)을 비교하여 부분적으로 분리할 수 있다.예를 들어 선형 알칸은 사슬 내 탄소수가 증가함에 따라 휘발성이 감소한다.

적용들

증류

원유 증류탑.

휘발성에 대한 지식은 종종 혼합물에서 성분을 분리하는 데 유용합니다.응축물질의 혼합물이 휘발성 수준이 다른 여러 물질을 포함하고 있을 경우, 그 온도와 압력은 휘발성 성분이 증기로 변화하고 휘발성이 적은 물질은 액체 또는 고체상에 머무르도록 조작할 수 있다.새로 형성된 증기는 폐기되거나 별도의 용기에 응축될 수 있습니다.증기가 수집되면 이 과정을 [6]증류라고 합니다.

석유 정제 과정은 다양한 휘발성을 가진 여러 화학 물질을 한 번에 분리할 수 있도록 하는 부분 증류라고 알려진 기술을 사용합니다.정제소에 들어가는 원유는 분리해야 하는 많은 유용한 화학물질로 구성되어 있다.원유가 증류탑으로 흘러 들어가 가열되면 부탄이나 등유와 같은 휘발성 성분이 증발하게 됩니다.이 증기들은 탑 위로 이동해 마침내 차가운 표면과 접촉하게 되고, 이것은 그것들을 응축시키고 수집하게 만든다.가장 휘발성이 높은 화학 물질은 기둥 상단에서 응축되고, 가장 휘발성이 낮은 화학 물질은 가장 낮은 부분에서 [1]응축됩니다.오른쪽은 증류탑의 디자인을 보여주는 그림입니다.

물과 에탄올의 휘발성 차이는 전통적으로 음용 알코올을 정제하는 데 사용되어 왔습니다.제품 내 에탄올 농도를 높이기 위해 알코올 제조사들은 초기 알코올 혼합물을 대부분의 에탄올이 증발하는 온도로 가열하고 대부분의 물은 액체 상태로 유지합니다.그런 다음 에탄올 증기가 수집되어 별도의 용기에 응축되므로 훨씬 더 농축된 [7]제품이 생성됩니다.

향수

휘발성은 향수를 만들 때 중요한 고려 사항입니다.인간은 향기로운 증기가 코 안의 수용체와 접촉할 때 냄새를 감지한다.도포 후 기화가 빠른 성분은 오일이 증발하기 전에 단시간 동안 향기로운 증기를 만들어 냅니다.천천히 증발하는 성분들은 몇 주 혹은 심지어 몇 달 동안 피부에 남아있을 수 있지만, 강한 향을 낼 수 있는 충분한 증기를 생성하지 못할 수 있습니다.이러한 문제를 방지하기 위해 향수 디자이너들은 에센셜 오일과 향수에 들어 있는 다른 성분들의 휘발성을 주의 깊게 고려합니다.적절한 증발 속도는 [8]고휘발성 및 비휘발성 성분의 양을 수정함으로써 달성됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Felder, Richard (2015). Elementary Principles of Chemical Processes. John Wiley & Sons. pp. 279–281. ISBN 978-1-119-17764-7.
  2. ^ Koretsky, Milo D. (2013). Engineering and Chemical Thermodynamics. John Wiley & Sons. pp. 639–641.
  3. ^ a b Zumdahl, Steven S. (2007). Chemistry. Houghton Mifflin. pp. 460-466. ISBN 978-0-618-52844-8.
  4. ^ Atkins, Peter (2013). Chemical Principles. New York: W.H. Freeman and Company. pp. 368–369. ISBN 978-1-319-07903-1.
  5. ^ "Hydrocarbon boiling points". Retrieved 28 April 2021.
  6. ^ Armarego, Wilfred L. F. (2009). Purification of Laboratory Chemicals. Elsevier. pp. 9-12. ISBN 978-1-85617-567-8.
  7. ^ Kvaalen, Eric. "Alcohol Distillation: Basic Principles, Equipment, Performance Relationships, and Safety". Purdue.
  8. ^ Sell, Charles (2006). The Chemistry of Fragrances. UK: The Royal Society of Chemistry. pp. 200-202. ISBN 978-0-85404-824-3.

외부 링크