สมบัติการระเหยง่าย

สมบัติการระเหยง่าย หรือ ความระเหยง่าย ใน เคมี เป็นคุณสมบัติของวัสดุที่อธิบายถึงความพร้อมของสารที่จะเกิดการระเหย ในอุณหภูมิและความดันที่กำหนด สารที่มีความผันผวนสูงจะมีแนวโน้มที่จะอยู่ในรูปของไอมากกว่า ขณะที่สารที่มีความผันผวนต่ำจะมีแนวโน้มที่จะอยู่ในรูปของเหลวหรือของแข็ง ความผันผวนยังสามารถอธิบายถึงแนวโน้มของไอที่จะควบแน่นเป็นของเหลวหรือของแข็งได้อีกด้วย สารที่มีความผันผวนต่ำจะควบแน่นจากไอได้ง่ายกว่าสารที่มีความผันผวนสูง ความแตกต่างของความผันผวนสามารถสังเกตได้โดยการเปรียบเทียบว่า สารในกลุ่มนั้นระเหยเร็วเพียงใด (หรือการระเหิด) ในกรณีของของแข็ง เมื่อสัมผัสกับบรรยากาศ สารที่มีความผันผวนสูง เช่น แอลกอฮอล์ไอโซโพรพานอล จะระเหยอย่างรวดเร็ว ขณะที่สารที่มีความผันผวนต่ำ เช่น น้ำมันพืช จะคงอยู่ในสภาพควบแน่น โดยทั่วไปแล้ว ของแข็งจะระเหยได้น้อยกว่าของเหลวมาก แต่ก็มีข้อยกเว้นบางประการ ของแข็งที่ระเหิด (เปลี่ยนจากของแข็งเป็นไอโดยตรง) เช่น น้ำแข็งแห้ง (คาร์บอนไดออกไซด์ ที่เป็นของแข็ง) หรือไอโอดีนสามารถระเหิดได้ในอัตราที่ใกล้เคียงกับของเหลวบางชนิดภายใต้สภาวะมาตรฐาน สามารถระเหยในอัตราที่ใกล้เคียงกับของเหลวบางชนิดภายใต้สภาวะมาตรฐาน
คำอธิบาย.
ความผันผวนไม่มีค่าตัวเลขที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน แต่โดยทั่วไปจะอธิบายด้วยความดันไอหรือจุดเดือด (สำหรับของเหลว) ความดันไอที่สูงบ่งบอกถึงความผันผวนสูง ขณะที่จุดเดือดที่สูงบ่งบอกถึงความผันผวนต่ำ ความดันไอและจุดเดือดมักจะแสดงในตารางและกราฟที่ใช้ในการเปรียบเทียบสารเคมีที่สนใจ ข้อมูลเกี่ยวกับความผันผวนมักได้มาจากการทดลองภายใต้ช่วงอุณหภูมิและความดันต่าง ๆ
ความดันไอ.
ความดันไอเป็นการวัดว่าเฟสที่อยู่ในสภาพควบแน่นสามารถเปลี่ยนเป็นไอได้ง่ายเพียงใดที่อุณหภูมิหนึ่ง ๆ สารที่อยู่ในภาชนะปิดซึ่งเริ่มต้นด้วยภาวะสูญญากาศ (ไม่มีอากาศอยู่ภายใน) จะเติมพื้นที่ว่างด้วยไออย่างรวดเร็ว หลังจากที่ระบบถึงจุดสมดุลและอัตราการระเหยเท่ากับอัตราการควบแน่นแล้ว ความดันไอสามารถวัดได้ การเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มปริมาณไอที่เกิดขึ้นและทำให้ความดันไอเพิ่มขึ้น ในสารผสม แต่ละสารจะมีส่วนในการสร้างความดันไอรวมของสารผสม โดยที่สารที่มีความผันผวนสูงกว่าจะมีส่วนมากกว่า
จุดเดือด.
จุดเดือดคืออุณหภูมิที่ความดันไอของของเหลวเท่ากับความดันโดยรอบ ทำให้ของเหลวระเหยอย่างรวดเร็วหรือเดือด จุดเดือดมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความดันไอ แต่จะขึ้นอยู่กับความดัน จุดเดือดปกติคือจุดเดือดที่ความดันบรรยากาศ แต่สามารถรายงานได้ที่ความดันที่สูงหรือต่ำกว่าด้วย
ปัจจัยที่มีส่วนร่วม.
แรงระหว่างโมเลกุล.
ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความผันผวนของสารคือความแข็งแรงของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุล แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลเป็นสิ่งที่ยึดเหนี่ยววัสดุเข้าด้วยกัน และวัสดุที่มีแรงระหว่างโมเลกุลที่แข็งแรงกว่า เช่น ของแข็งส่วนใหญ่ มักจะมีความผันผวนต่ำ เอทานอลและไดเมทิลอีเทอร์ สารเคมีสองชนิดที่มีสูตรเดียวกัน (C2H6O) มีความผันผวนต่างกันเนื่องจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลในเฟสของเหลวต่างกัน โมเลกุลเอทานอลสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจน ได้ ในขณะที่โมเลกุลไดเมทิลอีเธอร์ทำไม่ได้ ส่งผลให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของเอทานอลมีความแข็งแรงมากกว่า ทำให้เอทานอลเป็นสารที่มีความผันผวนน้อยกว่าสารทั้งสอง
น้ำหนักโมเลกุล.
โดยทั่วไป ความผันผวนมักจะลดลงเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น เนื่องจากโมเลกุลที่ใหญ่กว่าสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างพันธะระหว่างโมเลกุลได้มากขึ้น แม้ว่าปัจจัยอื่น ๆ เช่น โครงสร้างและความมีขั้วของโมเลกุลจะมีบทบาทสำคัญอย่างมากก็ตาม ผลของมวลโมเลกุลสามารถแยกออกบางส่วนได้โดยการเปรียบเทียบสารเคมีที่มีโครงสร้างคล้ายกัน (เช่น เอสเทอร์ แอลเคน เป็นต้น) ตัวอย่างเช่น แอลเคนแบบเส้นตรงจะแสดงความผันผวนที่ลดลงเมื่อจำนวนคาร์บอนในสายโซ่เพิ่มขึ้น
การประยุกต์ใช้งาน.
การกลั่น.
ความรู้เกี่ยวกับความระเหยมักมีประโยชน์ในการแยกส่วนประกอบจากสารผสม เมื่อสารผสมที่ประกอบด้วยสารหลายชนิดที่มีระดับความระเหยแตกต่างกัน สามารถปรับอุณหภูมิและความดันให้เหมาะสมเพื่อให้ส่วนประกอบที่มีความระเหยสูงเปลี่ยนเป็นไอ ในขณะที่สารที่มีความระเหยต่ำจะยังคงอยู่ในสถานะของเหลวหรือของแข็ง จากนั้นไอที่เกิดขึ้นใหม่สามารถทิ้งหรือควบแน่นลงในภาชนะแยกต่างหาก เมื่อรวบรวมไอแล้ว กระบวนการนี้เรียกว่า การกลั่น
กระบวนการการกลั่นแบบเศษส่วน ซึ่งใช้ในการการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม ช่วยให้สามารถแยกสารเคมีที่มีความระเหยแตกต่างกันในขั้นตอนเดียว น้ำมันดิบ ที่เข้าสู่โรงกลั่นประกอบด้วยสารเคมีที่มีประโยชน์หลายชนิดที่ต้องแยกออก น้ำมันดิบไหลเข้าสู่คอลัมน์การกลั่นและถูกทำให้ร้อน ซึ่งทำให้ส่วนประกอบที่มีความระเหยสูง เช่น บิวเทน และน้ำมันก๊าด กลายเป็นไอ ไอเหล่านี้จะเคลื่อนที่ขึ้นไปในคอลัมน์และสัมผัสกับพื้นผิวเย็น ทำให้มันควบแน่นและถูกเก็บรวบรวม สารเคมีที่มีความระเหยสูงที่สุดจะควบแน่นที่ด้านบนของคอลัมน์ ในขณะที่สารเคมีที่มีความระเหยน้อยที่สุดจะควบแน่นในส่วนล่างสุด ด้านขวาคือภาพที่แสดงการออกแบบของคอลัมน์การกลั่น
ความแตกต่างในความผันผวนระหว่างน้ำและเอทานอลนั้นถูกนำมาใช้ในการกลั่น แอลกอฮอล์ สำหรับดื่ม มาโดยตลอด เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของเอทานอลในผลิตภัณฑ์ ผู้ผลิตแอลกอฮอล์จะให้ความร้อนกับส่วนผสมแอลกอฮอล์เริ่มต้นจนถึงอุณหภูมิที่เอทานอลส่วนใหญ่จะระเหยไปในขณะที่น้ำส่วนใหญ่จะยังคงเป็นของเหลว จากนั้นไอเอทานอลจะถูกเก็บรวบรวมและควบแน่นในภาชนะแยกต่างหาก ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์มีความเข้มข้นมากขึ้น
น้ำหอม.
ความระเหยเป็นปัจจัยสำคัญเมื่อการออกแบบน้ำหอม มนุษย์รับรู้กลิ่นเมื่อไอระเหยน้ำหอมสัมผัสกับตัวรับในจมูก ส่วนผสมที่ระเหยเร็วหลังจากการทา จะปล่อยไอหอมออกมาเป็นระยะเวลาสั้น ๆ ก่อนที่น้ำมันจะระเหยออกไป ส่วนผสมที่ระเหยช้าสามารถอยู่บนผิวหนังได้เป็นสัปดาห์หรือแม้แต่เดือน แต่ไม่อาจปล่อยไอหอมได้เพียงพอเพื่อให้ได้กลิ่นที่เข้มข้น เพื่อป้องกันปัญหาเหล่านี้ นักออกแบบน้ำหอมจะพิจารณาความระเหยของน้ำมันหอมระเหยและส่วนผสมอื่น ๆ ในการสร้างน้ำหอมอย่างรอบคอบ อัตราการระเหยที่เหมาะสมจะได้รับโดยการปรับปริมาณของส่วนผสมที่มีความระเหยสูงและที่ไม่ระเหย