The penguapan adalah proses konversi bahan kimia yang cair atau padat ke keadaan atau uap keadaan gas. Istilah lain yang digunakan untuk menggambarkan proses yang sama adalah penguapan, distilasi, dan sublimasi.
Satu zat seringkali dapat dipisahkan dari yang lain dengan penguapan dan kemudian dapat dipulihkan dengan kondensasi uap.
Zat dapat lebih cepat diuapkan dengan memanaskannya untuk meningkatkan tekanan uapnya atau dengan mengeluarkan uapnya menggunakan aliran gas inert atau pompa vakum.
Prosedur pemanasan termasuk penguapan air, merkuri, atau arsen triklorida untuk memisahkan zat ini dari elemen yang mengganggu.
Reaksi kimia kadang-kadang digunakan untuk menghasilkan produk yang mudah menguap seperti dalam pelepasan karbon dioksida dari karbonat, amonia dalam metode Kjeldahl untuk penentuan nitrogen, dan sulfur dioksida dalam penentuan sulfur dalam baja.
Metode volatilisasi umumnya dicirikan oleh kesederhanaan dan kemudahan pengoperasian yang tinggi, kecuali jika suhu tinggi atau bahan yang sangat tahan korosi diperlukan (Louis Gordon, 2014).
Penguapan tekanan uap
Mengetahui bahwa suhu didih air adalah 100 ° C, pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa air hujan menguap?
Apakah itu 100 ° C? Jika demikian, mengapa saya tidak menjadi hangat? Pernahkah Anda bertanya-tanya apa yang memberi aroma khas pada alkohol, cuka, kayu, atau plastik? (Tekanan Uap, SF)
Bertanggung jawab atas semua ini adalah sifat yang dikenal sebagai tekanan uap, yaitu tekanan yang diberikan oleh uap dalam kesetimbangan dengan fase padat atau cair dari zat yang sama.
Juga, tekanan parsial zat di atmosfer pada benda padat atau cair (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Tekanan uap adalah ukuran kecenderungan suatu bahan untuk berubah menjadi gas atau uap, yaitu ukuran volatilitas zat.
Saat tekanan uap meningkat, semakin besar kapasitas zat cair atau padat untuk menguap, sehingga lebih mudah menguap.
Tekanan uap akan meningkat seiring suhu. Temperatur dimana tekanan uap pada permukaan suatu zat cair sama dengan tekanan yang diberikan oleh lingkungan disebut dengan titik didih zat cair (Encyclopædia Britannica, 2017).
Tekanan uap akan tergantung pada zat terlarut yang terlarut dalam larutan (ini adalah sifat koligatif). Pada permukaan larutan (antarmuka udara-gas) molekul yang paling dangkal cenderung menguap, bertukar antar fase dan menghasilkan tekanan uap.
Kehadiran zat terlarut mengurangi jumlah molekul pelarut di antarmuka, mengurangi tekanan uap.
Gambar 1: penurunan tekanan uap saat memiliki zat terlarut.
Perubahan tekanan uap dapat dihitung dengan Hukum Raoult untuk zat terlarut non-volatil yang diberikan oleh:
Dimana X2 adalah fraksi mol pelarut. Jika kita mengalikan kedua sisi persamaan dengan P ° maka hasilnya tetap:
Mengganti (1) dalam (3) adalah:
(4)
Ini adalah variasi tekanan uap ketika zat terlarut larut (Jim Clark, 2017).
Analisis gravimetri
Analisis gravimetri adalah kelas teknik laboratorium yang digunakan untuk menentukan massa atau konsentrasi suatu zat dengan mengukur perubahan massa.
Bahan kimia yang kami coba ukur terkadang disebut analit. Kita dapat menggunakan analisis gravimetri untuk menjawab pertanyaan seperti:
- Berapa konsentrasi analit dalam larutan?
- Seberapa murni sampel kami? Sampel di sini bisa jadi padat atau dalam larutan.
Ada dua jenis analisis gravimetri yang umum. Keduanya melibatkan perubahan fase analit untuk memisahkannya dari campuran lainnya, sehingga terjadi perubahan massa.
Salah satu metode ini adalah gravimetri presipitasi, tetapi salah satu yang sangat menarik bagi kami adalah gravimetri volatilisasi.
Gravimetri volatilisasi didasarkan pada penguraian sampel secara termal atau kimiawi dan mengukur perubahan yang dihasilkan dalam massanya.
Alternatifnya, kami dapat menangkap dan menimbang produk dekomposisi yang mudah menguap. Karena pelepasan spesies yang mudah menguap merupakan bagian penting dari metode ini, kami secara kolektif mengklasifikasikannya sebagai metode analisis gravimetri volatilisasi (Harvey, 2016).
Masalah analisis gravimetri hanyalah masalah stoikiometri dengan beberapa langkah tambahan.
Untuk melakukan perhitungan stoikiometri, kita membutuhkan koefisien dari persamaan kimia yang seimbang.
Misalnya, jika sampel mengandung pengotor barium klorida dihidrat (BaCl 2 H 2 O), jumlah pengotor dapat diperoleh dengan memanaskan sampel untuk menguapkan air.
Perbedaan massa antara sampel asli dan sampel yang dipanaskan akan memberikan kita, dalam gram, jumlah air yang terkandung dalam barium klorida.
Dengan perhitungan stoikiometri sederhana maka akan diperoleh jumlah pengotor dalam sampel (Khan, 2009).
Distilasi pecahan
Distilasi pecahan adalah proses di mana komponen campuran cairan dipisahkan menjadi beberapa bagian (disebut fraksi) sesuai dengan titik didihnya yang berbeda.
Perbedaan volatilitas senyawa dalam campuran memainkan peran mendasar dalam pemisahannya.
Distilasi pecahan digunakan untuk memurnikan bahan kimia dan juga untuk memisahkan campuran untuk mendapatkan komponennya. Ini digunakan sebagai teknik laboratorium dan dalam industri, di mana prosesnya sangat penting secara komersial.
Uap dari larutan didih dilewatkan melalui kolom tinggi, yang disebut kolom fraksinasi.
Kolom dikemas dengan manik-manik plastik atau kaca untuk meningkatkan pemisahan dengan menyediakan lebih banyak area permukaan untuk kondensasi dan penguapan.
Gambar 2: penyiapan distilasi fraksional di laboratorium.
Suhu kolom secara bertahap menurun sepanjang panjangnya. Komponen dengan titik didih lebih tinggi mengembun pada kolom dan kembali ke larutan.
Komponen mendidih yang lebih rendah (lebih mudah menguap) melewati kolom dan dikumpulkan di dekat bagian atas.
Secara teoritis, memiliki lebih banyak manik-manik atau pelat meningkatkan pemisahan, tetapi menambahkan pelat juga meningkatkan waktu dan energi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan distilasi (Helmenstine, 2016).
Referensi
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 16 Mei). Definisi Tekanan Uap. Dipulihkan dari thinkco.com.
- Encyclopædia Britannica. (2017, 10 Februari). Tekanan uap. Dipulihkan dari britannica.com.
- Harvey, D. (2016, 25 Maret). Gravimetri Volatilisasi. Dipulihkan dari chem.libretexts.
- Helmenstine, AM (2016, 8 November). Definisi dan Contoh Distilasi Fraksional. Dipulihkan dari thinkco.com.
- Jim Clark, IL (2017, 3 Maret). Hukum Raoult. Dipulihkan dari chem.libretexts.
- Khan, S. (2009, 27 Agustus). Pengantar analisis gravimetri: Volatilisasi gravimetri. Dipulihkan dari khanacademy.
- Louis Gordon, RW (2014). Dipulihkan dari accessscience.com.
- Tekanan uap. (SF). Dipulihkan dari chem.purdue.edu.