挥发性
此条目可参照英语维基百科相应条目来扩充。 (2021年8月8日) |
挥发性，在化学、物理和热力学的领域中，是指物质汽化的容易程度。在一特定的温度与压力下，高挥发性的物质更倾向于以气体形式存在，而低挥发性的物质，更倾向于以液体或是固体形式存在。挥发性也可以用来描述气体凝结成液体或固体的倾向性，低挥发性物质比高挥发性物质更容易凝结。[1] 物质间的挥发性差异，可由观察其在空气中蒸发或升华的快慢来得知，高挥发性的物质，例如异丙醇，会快速的蒸发，而低挥发性的植物油则会保持在液态。[2]一般来说，固体比液体挥发性低，但也有例外，如干冰或碘可以在标准状况下升华成气态。
简介
挥发性本身没有定量的数值定义，但通常使用蒸气压或沸点(液体)来描述。高蒸气压指高挥发性，而高沸点指低挥发性。蒸气压和沸点通常以表格和图表的形式呈现，可用于比较不同的物质，而这些数据通常是通过在一定温度和压力范围内的实验得出的。
蒸气压
蒸气压用来量化物质在特定温度下形成蒸气的难易程度。当一个物质被封闭在真空密封容器内时，会迅速用蒸汽填充该空间，在系统达到平衡且不再形成蒸汽后，可以测量该蒸汽压力。增加温度会增加形成的蒸汽量，从而增加蒸汽压。在混合气体中，每种物质都会贡献混合物的总蒸气压，而其中挥发性更强的物质会产生更大的贡献。
沸点
沸点是当液体的蒸气压等于周围压力时的温度，此刻，液体迅速蒸发(沸腾)。这数值与蒸气压相关，但取决于环境压力。一般来说，沸点是指物质在一大气压下的沸点，但在其他压力下也可以被测量与纪录。[3]
影响因素
分子间作用力
影响物质挥发性的一个重要因素是其分子间作用力。分子间的吸引力是将物质结合在一起的原因，具有更强分子间作用力的物质（例如大多数固体）通常不易挥发。乙醇和二甲醚这两种具有相同化学式（C2H6O）的化学物质，由于它们在液相中分子间作用力不同，而具有不同的挥发性。乙醇分子能够形成氢键，而二甲醚分子不能，这导致乙醇分子间的整体吸引力更强，而有较低的挥发性。[4]
分子量
一般来说，挥发性会随着分子量的增加而降低，因为较大的分子可以参与更多的分子间键结，尽管结构和极性等其他因素也会起重要作用。通过比较具有相似结构的化学物质，可以部分独立出分子量的影响。例如，随着碳链中碳数的增加，直链烷烃的挥发性会降低。
应用
蒸馏
对挥发性的了解可以用来分离混合物。当凝相的混合物包含多种不同挥发性的物质时，可以控制其温度和压力，以使更易挥发的成分变成蒸气，而不易挥发的物质则保留在液相或固相中。形成的蒸气可以被丢弃或冷凝到另外的容器中，如果蒸气是被收集，这过程称为蒸馏。
石油精炼过程利用一种称为分馏的技术，能够在一个步骤中分离出几种挥发性不同的化学物质。原油是由各种有用的物质组成，而它们需要被分离才能有效使用。原油流入蒸馏塔并被加热，使丁烷和煤油等更易挥发的成分蒸发。这些蒸气向上移动并最终与较冷的表面接触，从而使它们冷凝并被收集。最易挥发的化学物质在塔顶冷凝，而最不易蒸发的化学物质在最低部分冷凝。
传统上，精制酒精会利用到水和乙醇之间的挥发性差异。为了增加产品中乙醇的浓度，酒精制造商会将初始酒精混合物加热到大部分乙醇蒸发而大部分水保持液态的温度，然后收集乙醇蒸气并在单独的容器中冷凝，从而得到更浓缩的产品。
香水
在制作香水时，挥发性是一个重要的考虑因素，当芳香蒸气与鼻子中的受体接触时，人体会检测到气味。在香水被涂抹后，其中较易迅速蒸发的成分会在油蒸发之前的短时间内产生芳香的蒸汽。而缓慢蒸发的成分可以在皮肤上停留数周甚至数月，但可能不会产生足够的蒸汽来产生强烈的香气。为了避免这些问题，香水设计师会仔细考虑香水中精油和其他成分的挥发性，并通过改变高挥发性和非挥发性成分的量来实现适当的蒸发速率。
参见
参考文献
- ^ Felder, Richard. Elementary Principles of Chemical Processes. John Wiley & Sons. 2015: 279–281. ISBN 978-1-119-17764-7.
- ^ Koretsky, Milo D. Engineering and Chemical Thermodynamics. John Wiley & Sons. 2013: 639–641. ISBN 978-0-470-25961-0.
- ^ Zumdahl, Steven S. Chemistry. Houghton Mifflin. 2007: 460-466. ISBN 978-0-618-52845-5.
- ^ Atkins, Peter. Chemical Principle. W. H. Freeman. 2012. ISBN 978-1-4292-8897-2.