主な相違点 – 蒸発と蒸留
物質は、宇宙の基本的な構造要素と考えられています。
物質は、固体、液体、気体の3つの相で存在します。
物質はこの3つの相の間で物理的な状態を変化させることができます。
この現象は相変化と呼ばれ、異なる温度で発生することがあります。
液体物質は、蒸発または沸騰によって気体相に移行することができます。
蒸発は、分子間引力が壊れて液体分子が気体相に放出されるのに十分な熱エネルギーがあるときに起こります。
沸騰は、気相中の物質が発揮する蒸気圧が大気圧に等しくなる一定の温度で発生する。
蒸留はこの現象を利用したものです。
蒸発と蒸留の大きな違いは、蒸発が沸点以下で起こるのに対して、蒸留は沸点で起こることである。
この記事では、以下のことを勉強します。
- 蒸発とは
– 蒸発の定義、過程、化学的性質 - 蒸留とは何ですか？
– 定義、プロセス、蒸留の化学的性質、使用法 - 蒸発と蒸留の違いは何ですか？
蒸発とは
ある温度で液相にある物質は、蒸発という過程を経て、沸点に達することなく気相に変化する性質があります。
液体の分子には分子間結合があります。
十分な熱エネルギーがあれば、この結合は解離し、分子は気体相に放出される傾向があります。
この過程は、液体の表面で起こる。
これは、表面は大気と密着しており、熱エネルギーを吸収しやすいからです。
蒸発は、液体の沸点以下で起こります。
表面にある液体分子だけが、大気からエネルギーを吸収して分子間結合を切り、気体相になる。
液体の大部分にある分子は、表面に到達して大気にさらされることで初めて蒸発する。
蒸発の速度は、液体分子間の分子間結合の強さと直接関係している。
分子間結合の強度が高い場合、液体は揮発しにくくなる。
分子間結合が弱い液体は、揮発性が高い。
水分子は分子間の水素結合が強いため、揮発性が低い。
非極性有機化合物は、このような強い分子間引力を持っていない。
比較的弱いファンデルワールス結合を持つ。
そのため、液体分子は容易に気相に移行することができる。
ほとんどの非極性有機液体は揮発性が高い。
蒸発はゆっくりとしたプロセスです。
同じ液体の蒸発速度は、表面積と風量に依存します。
表面積と風量が大きければ、蒸発速度は自動的に大きくなる。
図1: 蒸発は水循環の重要なステップです。
蒸留とは
蒸留は、液体の異なる沸点に基づいて適応される近代的な分離技術です。
これは、物質の異なる分子間力の強さに起因する。
結合の切断に必要な熱エネルギーが異なるため、異なる液体は異なる温度で沸騰する。
蒸留は、液体の混合物を分離するために用いられる。
これには、液体を沸騰させ、凝縮させることが必要である。
液体は加熱され、その沸点で沸騰する。
該当する液体が完全に気化するまで、温度は一定に保たれる。
その後、凝縮器の助けを借りて、蒸気を液相にする。
蒸留法には、単蒸留、分留、水蒸気蒸留などがあります。
単蒸留
沸点差が大きい液体を分離する場合に用いる。
液体混合物の成分がそれぞれの沸点で沸騰し、蒸気相に変化することで分離される。
その後、蒸気を凝縮して回収する。
フラクショナルディスティレーション
沸点が近い2種類の混和性液体を分留塔で分離する方法です。
続きを読む 単蒸留と分留の違い
水蒸気蒸留法
水と混和しない化合物を分離するために水蒸気を利用する。
水蒸気と混合すると、通常の沸点よりも低い温度で蒸発する傾向があります。
図2 フラクショナルディスティレーション
蒸発と蒸留の違い
定義
蒸発。
蒸発とは、液体が熱の影響を受けて気体になることです。
蒸留。
蒸留は、精製や分留などの目的で、液体から気体または蒸気を加熱して液体製品に凝縮して得るプロセスです。
特徴
蒸発。
蒸発は表面でしか起こらない。
蒸留。
蒸留は表層部だけでなく、裏層部でも行われる。
沸点
蒸発する。
沸点以下の液体は蒸発する。
蒸留。
沸点で蒸発すること。
工程にかかる時間
蒸発です。
ゆっくりとしたプロセスです。
蒸留。
高速で行われる。
分離技術
蒸発。
分離技術ではありません。
蒸留。
分離技術です。
まとめ – 蒸発と蒸留の比較
蒸発は、大気から熱を吸収して液体の表面でのみ起こる。
液体はその沸点以下の温度で蒸発する。
蒸留は液体の沸点で蒸気が発生し、蒸発と比較して速いプロセスです。
蒸発は液体の表面で起こるのに対し、蒸留は液体のバルクの沸騰で起こる。
これが蒸発と蒸留の違いです。
参考までに
1. Shipu, Sourav . “Distillation, Vaporization, Evaporation etc.”. LinkedIn SlideShare. N.p., 30 Apr. 2014. Web. 23 Feb. 2017.
2. “沸騰”. ケミストリーLibreTexts. リブレテクス, 2016年7月21日. Web. 23 Feb. 2017.
3. “なぜ物質によって沸点が違うのですか？” Chemistry Stack Exchange. N.p., n.d. Web. 23 Feb. 2017.
