A evaporação química é o processo pelo qual as moléculas são separados a partir de uma superfície do líquido e passar para o estado gasoso. É um processo que absorve energia e, portanto, é endotérmico. As moléculas próximas à superfície do líquido aumentam sua energia cinética para evaporar.
Como resultado desse aumento de energia, as forças de coesão ou atração intermolecular entre essas moléculas enfraquecem e escapam da fase líquida para o gás. Como não há fronteira onde as moléculas gasosas giram para penetrar novamente no líquido, tudo evapora completamente.
Ao contrário da fervura, a evaporação pode ocorrer a qualquer temperatura antes que o líquido ferva. Esse fenômeno é a razão pela qual você pode ver os vapores de água que emanam das florestas, que quando entram em contato com o ar frio, condensam micro gotas de água, dando-lhes uma cor branca.
A condensação é um processo inverso que pode ou não equilibrar a evaporação que ocorre no líquido.
Existem fatores que afetam a evaporação, como: a velocidade do processo ou a quantidade de moléculas que podem evaporar de um líquido; a natureza ou tipo do líquido; a temperatura em que o líquido é exposto ou se estiver em um recipiente fechado ou aberto exposto ao meio ambiente.
Outro exemplo de evaporação química ocorre em nosso corpo: quando você sua, parte do líquido do suor evapora. A evaporação do suor deixa uma sensação de frio no corpo porque ocorre o resfriamento da evaporação.
O que é evaporação?
Consiste na capacidade ou propriedade que as moléculas localizadas na superfície de um líquido possuem para se transformar em vapor. Do ponto de vista termodinâmico, para que a evaporação ocorra, é necessária a absorção de energia.
A evaporação é um processo que ocorre em moléculas localizadas no nível da superfície livre do líquido. A condição de energia das moléculas que compõem o líquido é essencial para a mudança do estado líquido para o gasoso.
A energia cinética ou energia que é o produto do movimento de partículas em um corpo, é máxima no estado gasoso.
Forças de coesão
Para que essas moléculas saiam da fase líquida, elas precisam aumentar sua energia cinética para que possam evaporar. Com o aumento da energia cinética, a força de coesão das moléculas próximas à superfície do líquido diminui.
A força da coesão é aquela que exerce atração molecular, o que ajuda a manter as moléculas unidas. A evaporação requer um suprimento de energia fornecida por partículas no ambiente circundante para reduzir essa força.
O processo inverso de evaporação é chamado de condensação: moléculas que estão em estado gasoso retornam à fase líquida. Ocorre quando moléculas no estado gasoso colidem com a superfície do líquido e ficam presas no líquido novamente.
Tanto a evaporação, viscosidade, tensão superficial, entre outras propriedades químicas, são diferentes para cada um dos líquidos. A evaporação química é um processo que dependerá do tipo de líquido, entre outros fatores detalhados na seção a seguir.
Fatores envolvidos na evaporação química
Existem inúmeros fatores que influenciam o processo de evaporação, favorecendo ou inibindo esse processo. Há o tipo de líquido, a temperatura, a presença de correntes de ar, a umidade ambiente, entre muitos outros fatores.
A natureza do líquido
Cada tipo de líquido terá sua própria força de coesão ou atração que existe entre as moléculas que o compõem. Em fluidos oleosos como o óleo, a evaporação geralmente ocorre em uma proporção menor do que naqueles líquidos aquosos.
Por exemplo, na água, as forças de coesão são representadas pelas pontes de hidrogênio que são estabelecidas entre suas moléculas. Os átomos de H e O que compõem uma molécula de água são mantidos juntos por ligações covalentes polares.
O oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, o que torna mais fácil para uma molécula de água estabelecer ligações de hidrogênio com outras moléculas.
A temperatura
A temperatura é um fator que afeta a energia cinética das moléculas que estão formando líquidos e gases. Existe uma energia cinética mínima necessária para que as moléculas escapem da superfície do líquido.
A baixa temperatura, a porção de moléculas líquidas que possui energia cinética suficiente para evaporar é pequena. Ou seja, a baixa temperatura a evaporação apresentada pelo líquido será menor; e, portanto, a evaporação será mais lenta.
Pelo contrário, a evaporação aumenta à medida que a temperatura aumenta. Com o aumento da temperatura, a proporção de moléculas líquidas que adquirem a energia cinética necessária para evaporar também aumentará.
Recipiente fechado ou aberto
A evaporação química será diferente dependendo se o recipiente onde o líquido está localizado estiver fechado ou aberto exposto ao ar.
Se o líquido estiver em um recipiente fechado, as moléculas que evaporam rapidamente retornam ao líquido; isto é, eles se condensam quando colidem com uma borda física, como paredes ou uma cobertura.
Um equilíbrio dinâmico é estabelecido naquele vaso fechado entre o processo de evaporação que o líquido sofre com o da condensação.
Se o recipiente estiver aberto, o líquido pode ser evaporado continuamente até a totalidade, dependendo do tempo de exposição ao ar. Em um recipiente aberto, não há oportunidade para estabelecer o equilíbrio entre evaporação e condensação.
Quando o recipiente está aberto, o líquido é exposto a um ambiente que facilita a difusão de moléculas evaporadas. Além disso, as correntes de ar deslocam as moléculas evaporadas, substituindo-as por outros gases (principalmente nitrogênio e oxigênio).
Concentração de moléculas evaporadas
A concentração que existe na fase gasosa das moléculas que evaporam também é decisiva. Este processo de evaporação diminuirá quando houver uma alta concentração da substância em evaporação no ar ou no ambiente.
Além disso, quando existe uma alta concentração de diferentes substâncias evaporadas no ar, a taxa de evaporação de qualquer outra substância diminui.
Essa concentração de substâncias evaporadas ocorre principalmente nos casos em que não há recirculação adequada do ar.
Pressão e área de superfície do líquido
Se houver menos pressão sobre as moléculas da superfície do líquido, a evaporação dessas moléculas será mais favorecida. Quanto maior a área da superfície exposta do líquido ao ar, a evaporação ocorrerá mais rapidamente.
Aplicações
Arrefecimento por evaporação
Já está claro que apenas as moléculas do líquido que aumentam sua energia cinética mudam sua fase líquida para o gás . Simultaneamente, nas moléculas do líquido que não escapam, há uma diminuição na energia cinética com uma diminuição na temperatura.
A temperatura do líquido que ainda é preservado nessa fase cai, esfria; Esse processo é chamado de resfriamento por evaporação. Esse fenômeno nos permite explicar por que o líquido sem evaporar no resfriamento pode absorver o calor do ambiente ao redor.
Como mencionado acima, esse processo nos permite regular a temperatura corporal do nosso corpo.Esse processo de resfriamento por evaporação também é usado para ambientes de resfriamento usando refrigeradores evaporativos.
Secagem de materiais
-A evaporação industrial é utilizada para a secagem de vários materiais feitos com pano, papel, madeira, entre outros.
-O processo de evaporação também serve para separar solutos como sais, minerais, entre outros solutos, de soluções líquidas.
– A evaporação é usada para secar objetos, amostras.
-Permite a recuperação de muitas substâncias ou produtos químicos.
Secagem de substâncias
Esse processo é essencial para a secagem de substâncias em um grande número de laboratórios biomédicos e pesquisas em geral.
Existem evaporadores centrífugos e rotativos que são usados para maximizar a eliminação de solventes de várias substâncias ao mesmo tempo. Nestes dispositivos ou equipamentos especiais, as amostras que são submetidas lentamente ao processo de evaporação são concentradas sob vácuo.
Exemplos
-Um exemplo de evaporação química ocorre no corpo humano quando ocorre o processo de transpiração. Quando o suor evapora, o corpo tende a esfriar e há uma diminuição na temperatura corporal.
Esse processo de evaporação do suor e subsequente resfriamento do corpo contribui para a regulação da temperatura corporal.
-A secagem das roupas também é feita graças ao processo de evaporação da água. As roupas tendem a fazer com que a corrente de ar desloque as moléculas gasosas e, assim, haja mais evaporação. A temperatura ambiente ou calor e pressão atmosférica também influenciam aqui.
-Na produção de produtos liofilizados, armazenados e dispensados como leite em pó, medicamentos, entre outros, também ocorre evaporação. No entanto, esta evaporação é realizada sob vácuo e não por um aumento de temperatura.
Outros exemplos .
Referências
- Química LibreTexts. (20 de maio de 2018). Evaporação e Condensação. Recuperado de: chem.libretexts.org
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