İçeriğe atla

Uçuculuk

Bromür sıvısı kolayca oda sıcaklığında buhara geçiş yapar, bu da yüksek bir uçuculuğa sahip olduğunu gösterir.

Kimyada, uçuculuk bir maddenin ne kolaylıkta buharlaştığını tanımlayan bir özelliktir. Belirli bir sıcaklık ve basınçta, yüksek uçuculuğa sahip bir maddenin buhar olarak bulunma olasılığı daha yüksekken, düşük uçuculuğa sahip bir maddenin sıvı ya da katı olma olasılığı daha yüksektir. Uçuculuk, bir buharın sıvı veya katı hâline yoğunlaşma eğilimini de tarif edebilir; daha az uçucu madde, yüksek uçucu maddelere göre buhardan daha kolay yoğunlaşacaktır.[1] Uçuculuktaki farklılıklar, bir madde grubunun atmosfere açık olduğunda ne kadar hızlı buharlaştığını (veya katıysa süblimleştiğini) karşılaştırarak görülebilir. İspirto (izopropil alkol) gibi yüksek derecede uçucu bir madde hızlı bir şekilde buharlaşırken, bitkisel yağ gibi düşük uçuculuğa sahip bir madde yoğuşmuş kalacaktır.[2] Genel olarak, katılar sıvılardan daha az uçucudur, ancak bazı istisnalar da vardır. Kuru buz (katı karbondioksit) veya iyot gibi süblimleşen (katıdan doğrudan buhara dönüşen) katı maddeler standart koşullar altında bazı sıvılarla aynı oranda buharlaşabilir.[3]

Tanım

Uçuculuğun kendisinin tanımlanmış bir sayısal değeri yoktur, ancak genellikle buhar basınçları veya kaynama noktaları (sıvılar için) kullanılarak tanımlanır. Yüksek buhar basınçları yüksek uçuculuk gösterirken, yüksek kaynama noktaları düşük uçuculuk gösterir. Buhar basınçları ve kaynama noktaları, ilgilenilen kimyasal maddeleri karşılaştırmak için kullanılabilecek tablo ve çizelgelerde sunulmaktadır. Uçuculuk verileri tipik olarak bir dizi sıcaklık ve basınç üzerinde yapılan deneylerde bulunur.

Buhar basıncı

Çeşitli sıvılar için log-lin buhar basıncı grafiği

Buhar basıncı, yoğunlaştırılmış bir fazın verilen bir sıcaklıkta nasıl buhar oluşturduğunun bir ölçüsüdür. Başlangıçta vakum altında (içinde hava olmadan) bulunan kapalı bir kaba konulan bir madde, boş bir alanı buharla hızla dolduracaktır. Sistem dengeye ulaştıktan sonra, daha fazla buhar oluşmadığında, bu buhar basıncı ölçülebilir. Sıcaklığın arttırılması, oluşan buhar miktarını ve dolayısıyla buhar basıncını arttırır. Bir karışımda, her bir madde karışımın genel buhar basıncına katkıda bulunur, uçucu bileşikler daha büyük katkı yapar.

Kaynama noktası

Kaynama noktası, bir sıvının buhar basıncının çevre basıncına eşit olduğu ve sıvının hızlı bir şekilde buharlaşmasına veya kaynamasına neden olan sıcaklıktır. Buhar basıncı ile yakından ilgilidir, ancak basınca bağlıdır. Normal kaynama noktası, atmosferik basınçtaki kaynama noktasıdır, ancak daha yüksek ve düşük basınçlarda da gözlemlenebilir.[1]

Etki eden faktörler

Moleküller arası kuvvetler

Doğrusal alkanların normal kaynama noktası (kırmızı) ve erime noktası (mavi) vs. karbon atomu sayısı.

Bir maddenin uçuculuğunu etkileyen önemli bir faktör, molekülleri arasındaki etkileşimlerin gücüdür. Moleküller arasındaki çekici kuvvetler, malzemeleri bir arada tutar ve çoğu katı gibi moleküller arası kuvvetlere sahip malzemeler tipik olarak çok uçucu değildir. Etanol ve dimetil eter, aynı formüle sahip iki kimyasal (C2H6O) olmasına rağmen molekülleri arasında meydana gelen farklı etkileşimler sebebiyle sıvı fazında farklı uçuculuklara sahiplerdir: etanol molekülleri hidrojen bağı yapabilirken dimetil eter molekülleri yapamaz.[4] Sonuç olarak, etanol molekülleri arasında genel olarak daha güçlü bir çekici kuvvet elde edilir, bu da ikisinin daha az uçucu maddesi olmasını sağlar.

Moleküler ağırlık

Maddenin yapısı ve polaritesi gibi diğer faktörler uçuculukta önemli bir rol oynasa da, genel olarak uçuculuk artan moleküler kütle ile azalma eğilimindedir. Moleküler kütlenin etkisi, benzer yapıdaki kimyasalların (yani esterler, alkanlar, vs.) karşılaştırılmasıyla kısmen izole edilebilir). Örneğin, doğrusal alkanlar, zincirdeki karbon sayısı arttıkça uçuculuğu azaltır.

Uygulamalar

Damıtma

Uçuculuk bilgisi, bileşenlerin bir karışımdan ayrılmasında genellikle kullanışlıdır. Farklı uçuculuk seviyelerine sahip çok sayıda madde içeren yoğunlaşmış bir karışım, sıcaklığı ve basıncı değiştirerek ayrıştırılabilir. Daha az uçucu maddeler sıvı veya katı fazda kalırken, daha uçucu bileşenlerin buhara dönüşür ve toplanır. Yeni oluşturulan buhar daha sonra atılabilir veya ayrı bir kapta yoğunlaştırılabilir. Buharlar toplandığında, bu işlem damıtma olarak bilinir.[5]

Ham bir petrol damıtma kolonu.

Petrolün rafine edilmesi işleminde, değişken uçuculuğa sahip çeşitli kimyasalların tek bir adımda ayrılmasını sağlayan, fraksiyonel damıtma olarak bilinen bir teknik kullanır. Rafineriye giren ham petrol, ayrılması gereken faydalı kimyasal maddelerden oluşur. Ham yağ bir damıtma kulesine akar ve ısıtılır, bu da bütan ve kerosen gibi daha uçucu bileşenlerin buharlaşmasını sağlar. Bu buharlar kuleyi yukarı doğru hareket ettirir ve sonunda soğuk yüzeylerle temas eder ve bu da yoğunlaşmalarına ve toplanmalarına neden olur. En uçucu kimyasallar sütunun en üstünde yoğunlaşırken en az uçucu kimyasallar en düşük kısımda yoğunlaşarak buharlaşır.[1]

Su ve etanol arasındaki uçuculuk farkı geleneksel olarak içilebilir alkolün rafine edilmesinde kullanılmıştır. Üründeki etanol konsantrasyonunu artırmak için, alkol yapıcılar, başlangıçtaki alkol karışımını, etanolün çoğunun buharlaştığı bir sıcaklığa kadar ısıtırken, suyun çoğu sıvı kalır. Etanol buharı daha sonra toplanır ve ayrı bir kapta yoğunlaştırılır, bu da daha konsantre bir ürün elde edilmesini sağlar.[6]

Parfüm

Uçuculuk parfüm üretirken önemli bir husustur. Aromatik buharlar burun içindeki reseptörlerle temas ettiğinde insanlar koku tespit eder. Uygulandıktan sonra hızla buharlaşan bileşenler, yağlar buharlaşmadan önce kısa bir süre için hoş kokulu buharlar üretecektir. Yavaş buharlaşan bileşenler cilt üzerinde haftalarca hatta aylarca kalabilir, ancak güçlü bir aroma üretmek için yeterli buhar üretmeyebilir. Bu sorunları önlemek için, parfüm tasarımcıları, esansiyel yağların ve diğer bileşenlerin parfümlerindeki uçuculuğu dikkatle değerlendirir. Uygun buharlaşma oranları, kullanılan yüksek uçucu ve uçucu olmayan bileşenlerin miktarının değiştirilmesiyle elde edilir.[7]

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ a b c Felder, Richard (2015). Elementary Principles of Chemical Processes. John Wiley & Sons. pp. 279–281. ISBN 978-1-119-17764-7 Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: ":1" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış (Bkz: )
  2. ^ Koretsky, Milo D. (2013). Engineering and Chemical Thermodynamics. John Wiley & Sons. pp. 639–641.
  3. ^ 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. ^ Armarego, Wilfred L. F. (2009). Purification of Laboratory Chemicals. Elsevier. pp. 9–12. ISBN 978-1-85617-567-8.
  6. ^ Kvaalen, Eric. "Alcohol Distillation: Basic Principles, Equipment, Performance Relationships, and Safety" 18 Temmuz 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Purdue.
  7. ^ Sell, Charles (2006). The Chemistry of Fragrances. UK: The Royal Society of Chemistry. pp. 200–202. ISBN 978-0-85404-824-3.

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Hâl değişimi</span>

Hâl değişimi, bir maddenin moleküller arası potansiyel enerjisinin ısı alarak ya da vererek değişmesi sonucu meydana gelen olay.

<span class="mw-page-title-main">Kaynama noktası</span> sıvının buhar basıncının dış basınca eşit olduğu sıcaklık

Kaynama noktası, sıvının buhar basıncının dış basınca eşit olduğu andaki sıcaklığıdır. Buhar basıncı yüksek olan sıvılar uçucudur ve kaynama noktaları düşüktür. Vakum işlemiyle buhar basıncı arttırılarak, kaynama noktası yüksek olan sıvılar oda sıcaklığında kaynatılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Çözelti</span>

Çözelti ya da solüsyon, iki ya da daha fazla maddenin herhangi bir oranda bir araya gelerek oluşturdukları homojen karışımdır.

<span class="mw-page-title-main">Damıtma</span> Karışımları ayırma yöntemi

Damıtma ya da destilasyon, iki veya daha fazla bileşen içeren bir karışımın ısıtılıp, buhar ve sıvı faz oluşturmak suretiyle daha uçucu bileşence zengin karışımların elde edilmesini sağlayan ayırma işlemidir. Ayırma işlemi sırasında, buhar faz daha uçucu olan A bileşeni tarafından zenginleşirken, sıvı faz ise kaynama sıcaklığı daha yüksek olan B bileşenince zenginleşir. Fakat yüzde 100 A içeren bir buhar faz elde edilemez.

Süblimleşme, katı maddelerin ısıtılınca, ara bir hâl olan sıvı hâle geçmeden doğrudan gaz hâle geçmesi. Süblimleşme endotermik faz değişimidir. Faz diyagramındaki üçlü noktanın altında gerçekleşir. Süblimleşme'nin tersine ise kırağılaşma denir.

<span class="mw-page-title-main">Dietil eter</span>

Dietil eter, (IUPAC adı etoksietan) kısaca eter olarak da bilinen (C2H5)2O formülüne sahip berrak, renksiz, uçucu, kolay yanan ve parlayabilen, oda sıcaklığında sıvı hâlde bir bileşiktir. Kaynama noktası düşük olup hoş, karakteristik bir kokusu vardır. Toksisitesi çok düşüktür. Eterler olarak bilinen kimyasal bileşik sınıfının en çok tanınan üyesidir. Bütanolün izomeridir. Yapısı bir oksijene iki etil grubunun bağlanması ile oluşur ve CH3-CH2-O-CH2-CH3 şeklindedir. Çözücü olarak çokça kullanılır.

Kaynama, sıvının buhar basıncının dış basınca eşit olduğunda, sıvının her yerinden gaz kabarcıklarının çıkması. Saf maddelerin sabit atmosfer basıncı altında kaynama noktası sabittir. Kaynama süresi boyunca maddenin sıcaklığı değişmez. Sıvı bir maddenin içine uçucu olmayan bir çözünen eklenirse çözeltinin kaynama noktası yükselir. Çözünen madde miktarı arttıkça kaynama noktası yükselecektir. Aynı ortamdaki bütün sıvıların kaynama anındaki buhar basınçları eşittir, ancak maddelerin kaynama sıcaklığı maddenin cinsine, saflığına ve ortamın dış basıncına bağlıdır. Kaynama sıcaklığı maddeler için ayırt edici bir özelliktir.

<span class="mw-page-title-main">Uçucu yağ</span>

Uçucu yağ ya da organik hidrosol, çiçek veya bitki özsuları, distile özsuları veya bitki suları olup damıtma işleminin su içeren bir yan ürünüdür.

Soğutucu akışkanlar, klima sistemlerinin ve ısı pompalarının soğutma döngüsünde kullanılan ve çoğu durumda sıvıdan gaza tekrarlanan bir faz geçişine ve tekrar geri dönen maddelerdir. Sıcaklığa ve basınca bağlı olarak saf olabilir veya sıvı veya gaz fazında veya her ikisinde bulunan saf sıvıların bir karışımı olabilir. Akışkan, düşük sıcaklık ve düşük basınçta ısıyı emer ve daha sonra, genellikle hâl değişikliği ile daha yüksek sıcaklık ve basınçta ısı verir.

<span class="mw-page-title-main">Etil asetat</span>

Etil asetat (sistematik adıyla etil etanoat, kısa yazımla EtOAc veya EA), CH3COOCH2CH3 formüllü bir organik bileşiktir. Bu renksiz sıvı bileşiğin bazı yapıştırıcılar ve oje gibi tatlı bir kokusu vardır. Zehirli değildir. Etil asetat, etanol ve asetik asitin esteri olup, sanayide güçlü bir çözücü olması nedeniyle sık üretilen bir maddedir. Yapıştırıcılar, ojeler, oje çıkarıcılar ve kahveden kafeinin çıkarılmasında sıklıkla kullanılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Ayrımsal damıtma</span> Karışımları ayırma yöntemi

Ayrımsal damıtma, kaynama noktaları birbirinden farklı sıvıların karışımlarına uygulanan damıtma işlemidir. Sıvı+sıvı çözeltiler için kullanır. Çözelti damıtma kabında ısıtılınca, kaynama noktası düşük olan sıvı kaynayarak karışımdan ayrılır. Tekrar sıvılaştırılarak başka bir kap içinde biriktirilir ve böylece ayrım işlemi tamamlanmış olur. Erken kaynayarak ayrışan sıvının soğutularak yeniden yoğuşturulması için genellikle su kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Kimyasal madde</span> sabit bir kimyasal bileşimi ve karakteristik özelliklere sahip bir madde türü

Kimyasal madde, kimyevî madde veya kısaca kimyasal, sabit bir kimyasal bileşimi ve karakteristik özelliklere sahip bir madde türüdür. Bu kimyasal bağlar bozulmadan, fiziksel ayırma yöntemleri ile bileşenlerine ayrılmaz. Bu kimyasallar katı, sıvı veya gaz hâlinde olurlar.

<span class="mw-page-title-main">Dalton yasası</span> Bir karışımdaki gazların, basınca olan katkılarını izah eden gaz yasası

Dalton yasası, bir gaz karışımının toplam basıncının, karışımı oluşturan gazların kısmi basınçlarının toplamına eşit olduğunu açıklayan bir fiziksel kimya yasasıdır. Bu ampirik yasa John Dalton tarafından 1801 yılında deneysel olarak gözlemlenmiş ve 1802 yılında yayımlanmıştır. Dalton yasası ideal gaz kanunlarıyla ilgilidir.

<span class="mw-page-title-main">Yoğunlaşma</span>

Yoğunlaşma veya yoğuşma, maddenin fiziksel halinin gaz fazından sıvı faza değişimi ve buharlaşmanın tersidir. En sık su döngüsü anlamında kullanılır. Atmosfer içinde bir sıvı veya katı bir yüzey veya Yoğunlaşma bulutu ile temas ettiğinde, su buharının sıvı suya değişmesi olarak da tanımlanabilir. Doğrudan gaz fazdan katı faza geçiş gerçekleştiğinde, değişime kırağılaşma denir.

<span class="mw-page-title-main">Buharlaşma</span>

Buharlaşma, bir sıvının gaz fazına geçerken yüzeyinde oluşan buharlaşma türüdür. Çevreleyen gazdaki buharlaşan maddenin yüksek konsantrasyonu, örneğin çevredeki nemin suyun buharlaşma hızını etkilemesiyle buharlaşma yavaşlar.

<span class="mw-page-title-main">Faz (madde)</span> Fiziksel bilimlerde, bir faz bir malzemenin fiziksel özelliklerini esas olarak eşit bir şekilde madde boyunca dağılan bir sistemdir. Fiziksel özelliklerinin örneklerinden üç tanesi, yoğunluk içermesi , mıknatıslanma ve kimyasal bileşimi inde

Fiziksel bilimlerde faz; bir malzemenin fiziksel özelliklerinin her noktasında aynı olduğu bölgedir/alandır. Fiziksel özelliklerinin örneklerinden üç tanesi, yoğunluk içermesi, mıknatıslanma ve kimyasal bileşimi indeksi. Basit bir açıklama ile bir faz fiziksel olarak ayrı, kimyasal olarak yeknesak ve (genellikle) mekanik ayrılabilir malzemeli bir bölge olmasıdır. Bir cam kavanoz buz ve sudan oluşan bir sistemde, buz küpleri birinci faz, su ikinci faz ve suyun üstünde bulunan nem ise üçüncü fazdır. Cam kavanoz ise başka bir ayrı aşamasıdır. Faz terimi bazen maddenin hali olarak eş anlamlı bir şekilde kullanılabilir. Ancak bir maddenin aynı halde çok sayıda karışmayan fazı olabilir. Ayrıca, faz terimi bazen bir faz diyagramı için üzerinde sınır ile basınç ve sıcaklık gibi durum değişkenler açısından sınırı çizilmiş denge durumunda bir dizi oluşturmak için kullanılır. Faz sınırları gibi katı veya başka bir kristal yapısından daha ince değişikliğine sıvıdan bir değişiklik olarak maddenin organizasyon değişiklikleriyle ilgili olduğundan bu son kullanım durumuna eş anlamlısı olarak "faz" kullanımına benzer. Ancak, madde ve faz diyagramı kullanımların hali yukarıda verilen ve amaçlanan anlam terim kullanıldığı bağlamdan kısmen tespit edilmelidir resmi tanımı ile orantılı değildir. Fazın çeşitleri Farklı fazlar, gaz, sıvı, katı, plazma veya Bose-Einstein yoğuşma ürünü olarak maddenin farklı durumlar olarak tarif edilebilir. Maddenin katı ve sıvı formda diğer haller arasındaki faydalı mezofazlar.

<span class="mw-page-title-main">Ayırma işlemi</span> kimyasal madde karışımını iki veya daha fazla ürüne dönüştürmek için kullanılan yöntem

Ayırma işlemi, bir kimyasal madde karışımını en az iki veya daha fazla ürüne dönüştürmek için kullanılan yönteme verilen addır. Ayırma işlemi sonucunda oluşan ürünlerden en az biri, kaynaktaki bileşenlerden en az biri ya da birden fazlası bakımından zenginleşir. Bazı durumlarda karışımlar bir ayırma işlemiyle neredeyse tamamen saf iki bileşene ayırabilir. Karışımın bileşenleri arasındaki fiziksel veya kimyasal farklarından yararlanılarak ayırma gerçekleştirilir.

<span class="mw-page-title-main">Buhar basıncı</span>

Buhar basıncı ya da buhar denge basıncı; kapalı bir sistemdeki katı ya da sıvı fazdaki maddelerin termodinamik denge durumundaki buharının, belirli bir sıcaklıkta uyguladığı basınçtır. Bu değer, buharlaşma hızıyla doğru orantılıdır. Normal sıcaklıklarda görece yüksek buhar basıncına sahip maddeler, uçucu olarak tanımlanır.

<span class="mw-page-title-main">Koku çıkarma</span>

Koku çıkarma, damıtma, eleme gibi yöntemler kullanılarak hammaddelerden aromatik bileşiklerin ayırma işlemidir. Özütlerin sonuçları, özü çıkarılan üründeki mum miktarına bağlı olarak ya uçucu yağlar, konsantre ve kokulu uçucu yağlar ,yarı katı kütleler ya da bitkisel yağ'lardır. Bir dereceye kadar tüm bu teknikler hammaddelerin aromasından farklı aromalı öz üretme eğilimindedir. Özüt çıkarma işleminde ısı, kimyasal çözücüler veya oksijene maruz kalma, bazı aromatik bileşiklerin koku karakterini değiştirerek veya onları kokusuz hale getirerek yapay hale getirebilir ve özü alınan her aromatik bileşenin oranı farklı olabilir.

Bir azeotrop veya eşkaynar, oranları değiştirilemeyen veya basit damıtma ile ayrılamayan iki veya daha fazla sıvı karışımıdır.