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El bromo líquido pasa fácilmente a vapor a temperatura ambiente, lo que indica una alta volatilidad.

En química, la volatilidad es una cualidad del material que describe la facilidad con la que se vaporiza una sustancia. A una temperatura y presión determinadas, es más probable que una sustancia con alta volatilidad exista en forma de vapor, mientras que una sustancia con baja volatilidad es más probable que sea líquida o sólida. La volatilidad también puede describir la tendencia de un vapor a condensarse en líquido o sólido; Las sustancias menos volátiles se condensarán más fácilmente a partir de un vapor que las altamente volátiles. [1] Las diferencias en la volatilidad se pueden observar comparando qué tan rápido se evapora un grupo de sustancias (o sublime en el caso de los sólidos) cuando se expone a la atmósfera. Una sustancia muy volátil como el alcohol isopropílico ( alcohol isopropílico) se evaporará rápidamente, mientras que una sustancia con baja volatilidad, como el aceite vegetal , permanecerá condensada. [2] En general, los sólidos son mucho menos volátiles que los líquidos, pero existen algunas excepciones. Los sólidos que subliman (cambian directamente de sólido a vapor), como el hielo seco ( dióxido de carbono sólido ) o el yodo, pueden vaporizarse a una velocidad similar a la de algunos líquidos en condiciones estándar. [3]

Descripción [ editar ]

La volatilidad en sí no tiene un valor numérico definido, pero a menudo se describe usando presiones de vapor o puntos de ebullición (para líquidos). Las presiones de vapor altas indican una alta volatilidad, mientras que los puntos de ebullición altos indican una baja volatilidad. Las presiones de vapor y los puntos de ebullición a menudo se presentan en tablas y gráficos que se pueden usar para comparar productos químicos de interés. Los datos de volatilidad se encuentran típicamente a través de la experimentación en un rango de temperaturas y presiones.

Presión de vapor [ editar ]

Una tabla de presión de vapor log-lin para varios líquidos

La presión de vapor es una medida de la facilidad con la que una fase condensada forma vapor a una temperatura determinada. Una sustancia encerrada en un recipiente sellado inicialmente al vacío (sin aire en el interior) llenará rápidamente cualquier espacio vacío con vapor. Una vez que el sistema alcanza el equilibrio y no se forma más vapor, se puede medir esta presión de vapor. El aumento de la temperatura aumenta la cantidad de vapor que se forma y, por lo tanto, la presión de vapor. En una mezcla, cada sustancia contribuye a la presión de vapor general de la mezcla, y los compuestos más volátiles contribuyen en mayor medida.

Punto de ebullición [ editar ]

El punto de ebullición es la temperatura a la que la presión de vapor de un líquido es igual a la presión circundante, lo que hace que el líquido se evapore o hierva rápidamente. Está estrechamente relacionado con la presión de vapor, pero depende de la presión. El punto de ebullición normal es el punto de ebullición a presión atmosférica, pero también se puede informar a presiones más altas y más bajas. [3]

Factores contribuyentes [ editar ]

Fuerzas intermoleculares [ editar ]

Punto de ebullición normal (rojo) y punto de fusión (azul) de los alcanos lineales frente al número de átomos de carbono.

Un factor importante que influye en la volatilidad de una sustancia es la fuerza de las interacciones entre sus moléculas. Las fuerzas de atracción entre moléculas son las que mantienen unidos a los materiales, y los materiales con fuerzas intermoleculares más fuertes , como la mayoría de los sólidos, no suelen ser muy volátiles. El etanol y el dimetil éter , dos sustancias químicas con la misma fórmula (C 2 H 6 O), tienen diferentes volatilidades debido a las diferentes interacciones que ocurren entre sus moléculas en la fase líquida: las moléculas de etanol son capaces de formar puentes de hidrógeno, mientras que las de dimetil éter no lo son. . [4] El resultado es una fuerza de atracción global más fuerte entre las moléculas de etanol, lo que la convierte en la sustancia menos volátil de las dos.

Peso molecular [ editar ]

En general, la volatilidad tiende a disminuir al aumentar la masa molecular , [ ¿por qué? ] aunque otros factores como la estructura y la polaridad juegan un papel importante. El efecto de la masa molecular se puede aislar parcialmente comparando productos químicos de estructura similar (es decir, ésteres, alcanos, etc.). Por ejemplo, los alcanos lineales exhiben una volatilidad decreciente a medida que aumenta el número de carbonos en la cadena.

Aplicaciones [ editar ]

Destilación [ editar ]

Una columna de destilación de petróleo crudo.

El conocimiento de la volatilidad suele ser útil en la separación de componentes de una mezcla. Cuando una mezcla de sustancias condensadas contiene múltiples sustancias con diferentes niveles de volatilidad, su temperatura y presión pueden manipularse de manera que los componentes más volátiles se conviertan en vapor mientras que las sustancias menos volátiles permanecen en la fase líquida o sólida. El vapor recién formado se puede desechar o condensar en un recipiente separado. Cuando se recogen los vapores, este proceso se conoce como destilación . [5]

El proceso de refinamiento de petróleo utiliza una técnica conocida como destilación fraccionada , que permite separar en un solo paso varias sustancias químicas de volatilidad variable. El petróleo crudo que ingresa a una refinería está compuesto de muchos productos químicos útiles que deben separarse. El petróleo crudo fluye hacia una torre de destilación y se calienta, lo que permite que los componentes más volátiles, como el butano y el queroseno, se vaporicen. Estos vapores suben por la torre y finalmente entran en contacto con superficies frías, lo que hace que se condensen y se acumulen. Las sustancias químicas más volátiles se condensan en la parte superior de la columna, mientras que las sustancias químicas menos volátiles para vaporizar se condensan en la parte más baja. [1]A la derecha hay una imagen que ilustra el diseño de una torre de destilación .

La diferencia de volatilidad entre el agua y el etanol se ha utilizado tradicionalmente en el refinamiento del consumo de alcohol . Para aumentar la concentración de etanol en el producto, los fabricantes de alcohol calentarían la mezcla de alcohol inicial a una temperatura en la que la mayor parte del etanol se vaporiza mientras que la mayor parte del agua permanece líquida. Luego, el vapor de etanol se recolecta y se condensa en un recipiente separado, lo que da como resultado un producto mucho más concentrado. [6]

Perfume [ editar ]

La volatilidad es una consideración importante al elaborar perfumes . Los seres humanos detectan los olores cuando los vapores aromáticos entran en contacto con los receptores de la nariz. Los ingredientes que se vaporizan rápidamente después de ser aplicados producirán vapores fragantes por un corto tiempo antes de que los aceites se evaporen. Los ingredientes de evaporación lenta pueden permanecer en la piel durante semanas o incluso meses, pero es posible que no produzcan suficientes vapores para producir un aroma fuerte. Para prevenir estos problemas, los diseñadores de perfumes consideran cuidadosamente la volatilidad de los aceites esenciales y otros ingredientes en sus perfumes. Se logran velocidades de evaporación apropiadas modificando la cantidad de ingredientes altamente volátiles y no volátiles usados. [7]

Ver también [ editar ]

  • Relación Clausius-Clapeyron
  • Destilación
  • Destilación fraccionada
  • Presión parcial
  • Ley de Raoult
  • Volatilidad relativa
  • Equilibrio vapor-líquido
  • Compuesto orgánico volátil

Referencias [ editar ]

  1. ↑ a b Felder, Richard (2015). Principios elementales de los procesos químicos . John Wiley e hijos. págs. 279-281. ISBN 978-1-119-17764-7.
  2. ^ Koretsky, Milo D. (2013). Ingeniería y Termodinámica Química . John Wiley e hijos. págs. 639–641.
  3. ↑ a b Zumdahl, Steven S. (2007). Química . Houghton Mifflin. págs.  460 -466. ISBN 978-0-618-52844-8.
  4. ^ Atkins, Peter (2013). Principios químicos . Nueva York: WH Freeman and Company. págs. 368–369. ISBN 978-1-319-07903-1.
  5. ^ Armarego, Wilfred LF (2009). Purificación de productos químicos de laboratorio . Elsevier. pp.  9 -12. ISBN 978-1-85617-567-8.
  6. ^ Kvaalen, Eric. "Destilación de alcohol: principios básicos, equipos, relaciones de rendimiento y seguridad" . Purdue .
  7. ^ Vender, Charles (2006). La química de las fragancias . Reino Unido: Royal Society of Chemistry. pp.  200 -202. ISBN 978-0-85404-824-3.

Enlaces externos [ editar ]

  • Volatilidad de ilpi.com
  • Definición de volátil de Wikcionario