वाष्प दबाव: अवधारणा, उदाहरण और हल किए गए अभ्यास - रसायन विज्ञान - 2025

वाष्प दबाव एक है कि एक तरल या ठोस की सतह का अनुभव करता है, के रूप में है एक एक बंद व्यवस्था में कणों की एक thermodynamic संतुलन के उत्पाद। एक बंद प्रणाली को एक कंटेनर, कंटेनर या बोतल के रूप में समझा जाता है जो हवा और वायुमंडलीय दबाव के संपर्क में नहीं आता है।

इसलिए, एक कंटेनर में सभी तरल या ठोस अपने आप पर एक वाष्प दबाव की विशेषता और उनकी रासायनिक प्रकृति की विशेषता दिखाते हैं। पानी की एक खाली बोतल जल वाष्प के साथ संतुलन में है, जो बोतल की तरल और भीतरी दीवारों की सतह को "टेंप" करती है।

कार्बोनेटेड पेय वाष्प दबाव की अवधारणा को चित्रित करते हैं। स्रोत: पिक्साबे

जब तक तापमान स्थिर रहेगा, बोतल में मौजूद जलवाष्प की मात्रा में कोई भिन्नता नहीं होगी। लेकिन अगर यह बढ़ता है, तो एक बिंदु आएगा जहां दबाव इस तरह बनाया जाएगा कि यह ढक्कन को गोली मार सकता है; जैसा कि होता है जब आप जानबूझकर उबलते पानी के साथ एक बोतल को भरने और बंद करने की कोशिश करते हैं।

दूसरी ओर कार्बोनेटेड पेय, वाष्प के दबाव का एक और अधिक स्पष्ट (और सुरक्षित) उदाहरण है। जब उजागर किया जाता है, तो अंदर गैस-तरल संतुलन बाधित होता है, एक फुफकार के समान ध्वनि में बाहर तक वाष्प को जारी करता है। यदि वाष्प का दबाव कम या नगण्य होता तो ऐसा नहीं होता।

वाष्प दाब की अवधारणा

वाष्प का दबाव और अंतर-आणविक बल

समान परिस्थितियों में कई कार्बोनेटेड पेय को अनप्लग करना, एक गुणात्मक विचार प्रदान करता है, जिसमें उत्सर्जित ध्वनि की तीव्रता के आधार पर लोगों को उच्च वाष्प दबाव होता है।

ईथर की एक बोतल भी उसी तरह का व्यवहार करेगी; तेल, शहद, सिरप या जमीन कॉफी के ढेर में से एक नहीं। जब तक वे अपघटन से गैसों को बाहर नहीं निकालते, वे कोई ध्यान देने योग्य शोर नहीं करेंगे।

ऐसा इसलिए है क्योंकि उनके वाष्प दबाव कम या नगण्य हैं। बोतल से जो बच निकलता है, वह गैसीय अवस्था में अणु होते हैं, जिन्हें सबसे पहले उन ताकतों पर काबू पाना चाहिए जो उन्हें "फँसा" रखती हैं या तरल या ठोस में समेटती हैं; यही है, वे अपने वातावरण में अणुओं द्वारा लगाए गए अंतर-आणविक बलों या इंटरैक्शन को दूर करना चाहिए।

यदि ऐसी कोई बातचीत नहीं होती, तो बोतल के अंदर घेरने के लिए तरल या ठोस भी नहीं होता। इसलिए, इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन को कमजोर करते हैं, अणुओं को गन्दा तरल, या ठोस के क्रमबद्ध या अनाकार संरचनाओं को छोड़ने की अधिक संभावना होगी।

यह न केवल शुद्ध पदार्थों या यौगिकों पर लागू होता है, बल्कि मिश्रणों पर भी लागू होता है, जहां पहले से उल्लेख किए गए पेय और स्प्रिट आते हैं। इस प्रकार, यह अनुमान लगाना संभव है कि किस बोतल में इसकी सामग्री की संरचना को जानने के बाद वाष्प का दबाव अधिक होगा।

वाष्पीकरण और अस्थिरता

बोतल के अंदर तरल या ठोस, यह मान लिया जाता है कि यह अनकैप्ड है, लगातार वाष्पित हो रहा होगा; यही है, इसकी सतह पर अणु गैसीय चरण में बचते हैं, जो हवा और इसकी धाराओं में बिखरे होते हैं। इसीलिए बोतल बंद न होने या मटके से ढके रहने पर पानी पूरी तरह से वाष्पित हो जाता है।

लेकिन अन्य तरल पदार्थों के साथ भी ऐसा नहीं होता है, और ठोस पदार्थों की बात करें तो यह बहुत कम है। बाद के लिए वाष्प का दबाव आमतौर पर इतना हास्यास्पद होता है कि आकार में कमी आने से पहले लाखों साल लग सकते हैं; यह मानते हुए कि वे उस समय में जंग खाए नहीं गए हैं, न ही सड़ गए हैं।

एक पदार्थ या यौगिक को तब अस्थिर कहा जाता है यदि यह कमरे के तापमान पर तेजी से वाष्पित हो जाता है। ध्यान दें कि अस्थिरता एक गुणात्मक अवधारणा है: यह मात्रा निर्धारित नहीं है, लेकिन विभिन्न तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों के बीच वाष्पीकरण की तुलना करने का उत्पाद है। जो तेजी से वाष्पित होते हैं उन्हें अधिक अस्थिर माना जाएगा।

दूसरी ओर, वाष्प दबाव औसत दर्जे का है, जो वाष्पीकरण, उबलते और अस्थिरता से खुद को समझा जाता है।

थर्मोडायनामिक संतुलन

गैस चरण में अणु तरल या ठोस की सतह से टकराता है। ऐसा करने में, अन्य संघनित्र बल, अधिक संघनित अणु उन्हें रोक और पकड़ सकते हैं, इस प्रकार उन्हें फिर से वाष्प के रूप में भागने से रोक सकते हैं। हालांकि, इस प्रक्रिया में सतह पर अन्य अणु वाष्प को एकीकृत करने, भागने का प्रबंधन करते हैं।

यदि बोतल बंद है, तो एक समय आएगा जब तरल या ठोस में प्रवेश करने वाले अणुओं की संख्या उन लोगों के बराबर होगी जो उन्हें छोड़ देते हैं। तो हमारे पास एक संतुलन है, जो तापमान पर निर्भर करता है। यदि तापमान बढ़ता है या घटता है, तो वाष्प दबाव बदल जाएगा।

तापमान जितना अधिक होगा, वाष्प का दबाव उतना ही अधिक होगा, क्योंकि तरल या ठोस के अणुओं में अधिक ऊर्जा होगी और अधिक आसानी से बच सकते हैं। लेकिन अगर तापमान स्थिर रहता है, तो संतुलन फिर से स्थापित हो जाएगा; यानी वाष्प का दबाव बढ़ना बंद हो जाएगा।

वाष्प दाब के उदाहरण

मान लीजिए कि आपके पास दो अलग-अलग कंटेनरों में एन -बुटन, सीएच ₃ सीएच ₂ सीएच ₂ सीएच ₃, और कार्बन डाइऑक्साइड, सीओ _{2 है} । 20 डिग्री सेल्सियस पर, उनके वाष्प दबाव को मापा गया। एन-ब्यूटेन के लिए वाष्प दबाव लगभग 2.17 एटीएम है, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड 56.25 एटीएम है।

वाष्प दबाव को पा, बार, टॉर, एमएमएचजी, और अन्य की इकाइयों में भी मापा जा सकता है। सीओ ₂ में एन-ब्यूटेन की तुलना में वाष्प का दबाव लगभग 30 गुना अधिक है, इसलिए पहली नज़र में इसका कंटेनर इसे स्टोर करने में सक्षम होने के लिए अधिक प्रतिरोधी होना चाहिए; और अगर इसमें दरारें हैं, तो यह आसपास की अधिक हिंसा के साथ शूट करेगा।

यह CO ₂ कार्बोनेटेड पेय में भंग पाया जाता है, लेकिन कम मात्रा में ताकि बोतल या डिब्बे से बचने पर विस्फोट न हो, लेकिन केवल एक ध्वनि उत्पन्न करें।

दूसरी ओर हमारे पास डायथाइल ईथर, CH ₃ CH ₂ OCH ₂ CH ₃ या Et ₂ O है, जिसका वाष्प दाब 20 ºC पर 0.49 atm है। इस ईथर का एक कंटेनर जब खुला होगा तो वह सोडा जैसा होगा। एन-ब्यूटेन की तुलना में इसका वाष्प दबाव लगभग 5 गुना कम है, इसलिए सिद्धांत रूप में यह एन-ब्यूटेन की बोतल की तुलना में डायथाइल ईथर की एक बोतल को संभालने के लिए सुरक्षित होगा।

हल किया अभ्यास

अभ्यास 1

निम्नलिखित दो यौगिकों में से किसमें वाष्प दाब 25 ° C से अधिक होने की उम्मीद है? डायथाइल ईथर या एथिल अल्कोहल?

डायथाइल ईथर का संरचनात्मक सूत्र सीएच ₃ सीएच ₂ ओसीएच ₂ सीएच _{3 है}, और एथिल अल्कोहल, सीएच ₃ सीएच ₂ ओएच। सिद्धांत रूप में, डायथाइल ईथर में एक उच्च आणविक द्रव्यमान होता है, यह बड़ा होता है, इसलिए यह माना जा सकता है कि इसके वाष्प का दबाव कम होता है क्योंकि इसके अणु भारी होते हैं। हालांकि, विपरीत सच है: इथाइल अल्कोहल की तुलना में डायथाइल ईथर अधिक अस्थिर है।

इसका कारण यह है कि CH ₃ CH ₂ OH अणु, CH ₃ CH ₂ OCH ₂ CH _{3 की तरह}, द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय बलों के माध्यम से संपर्क करते हैं। लेकिन डायथाइल ईथर के विपरीत, एथिल अल्कोहल हाइड्रोजन बांड बनाने में सक्षम है, जो विशेष रूप से मजबूत और दिशात्मक द्विध्रुवीय होने की विशेषता है: सीएच ₃ सीएच ₂ एचओ-एचओएचसीएच ₂ सीएच ₃ ।

नतीजतन, एथिल अल्कोहल (0.098 एटीएम) का वाष्प दबाव डायथाइल ईथर (0.684 एटीएम) से कम होता है, इसके हल्के अणुओं के बावजूद।

व्यायाम २

माना जाता है कि 25 vaporC में निम्नलिखित में से किस दो ठोस पदार्थ का वाष्प दाब सबसे अधिक है? नेफ़थलीन या आयोडीन?

नेफ़थलीन अणु दो खुशबूदार छल्ले और 218ºC का एक क्वथनांक होने के साथ, बाइसिकल है। इसके भाग के लिए, आयोडीन रैखिक और होमोन्यूक्लियर, I ₂ या II है, जिसका क्वथनांक 184 odC है। ये गुण अकेले आयोडीन को उच्चतम वाष्प दाब के साथ ठोस बनाते हैं (यह सबसे कम तापमान पर उबलता है)।

दोनों अणुओं, कि नेफ़थलीन और आयोडीन के एपोलर हैं, इसलिए वे लंदन फैलाने वाले बलों के माध्यम से बातचीत करते हैं।

नेफ़थलीन में आयोडीन की तुलना में एक उच्च आणविक द्रव्यमान होता है, और इसलिए यह मान लेना समझ में आता है कि इसके अणुओं के पास काला, सुगंधित, टैरी ठोस छोड़ने का कठिन समय है; जबकि आयोडीन के लिए गहरे बैंगनी क्रिस्टल से बचना आसान होगा।

Pubchem से लिए गए आंकड़ों के अनुसार, नेफ़थलीन और आयोडीन के लिए 25 atC पर वाष्प दबाव क्रमशः 0.085 mmHg और 0.233 mmHg है। इसलिए, आयोडीन में नेफ़थलीन की तुलना में 3 गुना अधिक वाष्प दबाव होता है।

संदर्भ

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