Verschil tussen vluchtige en niet-vluchtige stoffen

Belangrijkste verschil - Vluchtige versus niet-vluchtige stoffen

Stoffen kunnen in twee categorieën worden ingedeeld op basis van vluchtigheid: vluchtige en niet-vluchtige stoffen. De vluchtigheid van een stof verwijst naar zijn vermogen om over te gaan naar de dampfase vanuit de vloeibare fase. Een stof die direct van vaste fase door sublimatie in de gasfase kan transformeren, wordt ook als vluchtig beschouwd. Het belangrijkste verschil tussen vluchtige en niet-vluchtige stoffen is dat vluchtige stoffen worden gemakkelijk in de gasfase omgezet, terwijl niet-vluchtige stoffen niet gemakkelijk in de gasfase terechtkomen.

Dit artikel kijkt naar, 

1. Wat is Volatiliteit
2. Wat zijn vluchtige stoffen
      - Definitie, eigenschappen, kenmerken, voorbeelden
3. Wat zijn niet-vluchtige stoffen
      - Definitie, eigenschappen, kenmerken, voorbeelden
4. Wat is het verschil tussen vluchtige en niet-vluchtige stoffen?

Wat is Volatiliteit  

Volatiliteit hangt direct samen met de dampspanning van een stof. Dampspanning is de druk van de stof na overbrenging naar de gasfase. Volatiliteit hangt ook nauw samen met het kookpunt. Een stof met een lager kookpunt heeft een hogere vluchtigheid en dampspanning.

De vluchtigheid van een stof wordt beïnvloed door de sterkte van intermoleculaire krachten. Water is bijvoorbeeld niet gemakkelijk vluchtig bij kamertemperatuur en moet worden verwarmd om te verdampen. Dit komt door de waterstofbinding tussen de moleculen. Omdat waterstofbruggen veel sterker zijn, heeft water een hoger kookpunt en relatief minder vluchtigheid. Daarentegen zijn niet-polaire organische oplosmiddelen zoals hexaan gemakkelijk vluchtig omdat ze zwakke Van der Waals-krachten hebben. Daarom hebben ze ook lage kookpunten.

Molecuulgewicht speelt ook een rol bij de volatiliteit. Stoffen met een hoger molecuulgewicht hebben minder neiging om te worden verdampt, terwijl verbindingen met een lager molecuulgewicht gemakkelijk kunnen worden verdampt. 

Wat zijn vluchtige stoffen

Vluchtige stoffen zijn de stoffen die een hoger vermogen hebben om in de dampfase over te gaan. Ze hebben veel zwakkere intermoleculaire aantrekkingskrachten en kunnen daarom gemakkelijk worden omgezet in de dampfase. Ze hebben ook hogere dampdrukken en lagere kookpunten. De meeste organische verbindingen zijn vluchtig. Ze kunnen eenvoudig worden gescheiden met behulp van destillatie- of rotatieverdampers door slechts een kleine hoeveelheid warmte te leveren. De meeste van hen verdampen bij kamertemperatuur wanneer ze worden blootgesteld aan lucht. Dit komt door de zwakke intermoleculaire krachten.

Laten we als voorbeeld aceton nemen. Aceton (CH₃COCH₃) is een zeer vluchtige stof, die gemakkelijk verdampt wanneer blootgesteld aan lucht. Wanneer een kleine hoeveelheid aceton in een horlogeglas wordt gegoten en enige tijd wordt bewaard, komen de acetonmoleculen aan de bovenste laag gemakkelijk vrij van andere moleculen en transformeren ze in de dampfase. Dit legt de volgende lagen bloot en uiteindelijk transformeren alle overblijvende acetonmoleculen in de dampfase.

De meeste producten die we dagelijks gebruiken, bevatten vluchtige stoffen. Enkele voorbeelden zijn fossiele brandstof, verven, coatings, parfums, aerosolen en dergelijke. Deze zijn enigszins schadelijk voor de gezondheid. Organische vluchtige stoffen kunnen in de atmosfeer blijven en via inhalatie onze systemen binnendringen. Deze verbindingen kunnen schadelijke gevolgen hebben voor chronische blootstelling. Bovendien veroorzaken deze schadelijke milieuomstandigheden zoals het broeikaseffect en de aantasting van de ozonlaag.

Figuur 1: Parfum, een voorbeeld van een vluchtige stof

Wat zijn niet-vluchtige stoffen

Verbindingen die niet gemakkelijk in damp veranderen, worden niet-vluchtige verbindingen genoemd. Dit komt vooral door hun sterkere intermoleculaire krachten. De gemeenschappelijke kenmerken van dergelijke verbindingen zijn een lagere dampspanning en hoge kookpunten. De aanwezigheid van een opgeloste stof in een oplosmiddel verlaagt het vermogen van dat specifieke oplosmiddel om te verdampen. Na verdamping zal de niet-vluchtige opgeloste stof echter niet in de dampfase van het vluchtige oplosmiddel verschijnen.

Er zijn verschillende niet-vluchtige vloeistoffen. Water met een kookpunt van 100 ̊C is een goed voorbeeld van een niet-vluchtige vloeistof. Zoals eerder besproken, is dit te wijten aan de aanwezigheid van sterke waterstofbruggen tussen watermoleculen. Kwik is ook een niet-vluchtige vloeistof. Kwik is het enige metaal dat bij kamertemperatuur vloeibaar is. Omdat het metaalbindingen bevat, kunnen metaalkwikionen ingebed in een zee van elektronen niet gemakkelijk worden verdampt en heeft het een zeer hoog kookpunt en een lage dampspanning.

Figuur 2: Kwik, een voorbeeld van een niet-vluchtige stof

Verschil tussen vluchtige en niet-vluchtige stoffen

Definitie

Vluchtige substantie: Vluchtige stoffen gaan gemakkelijk over in de gasfase.

Niet-vluchtige stoffen: Niet-vluchtige stoffen worden niet gemakkelijk in de gasfase gebracht. 

Dampdruk

Vluchtige substantie: Vluchtige stoffen hebben een relatief hoge dampspanning. 

Niet-vluchtige stoffen: Niet-vluchtige stoffen hebben een relatief lage dampspanning.

Kookpunt

Vluchtige substantie: Het kookpunt van vluchtige stoffen is relatief laag.

Niet-vluchtige stoffen: Het kookpunt van niet-vluchtige stoffen is relatief hoog.

Intermoleculaire attracties

Vluchtige substantie: Deze hebben zwakkere intermoleculaire aantrekkingskrachten. 

Niet-vluchtige stoffen: Deze hebben sterke intermoleculaire attracties. 

Conclusie

Vluchtige verbindingen kunnen gemakkelijk in de dampfase worden geleid. Gewoonlijk hebben vluchtige stoffen kookpunten die lager zijn dan 100 ̊C. Daarentegen zijn niet-vluchtige verbindingen moeilijk om over te brengen naar de gasfase en ze hebben veel hogere kookpunten. Ook hebben vluchtige verbindingen hogere dampdruk vergeleken met niet-vluchtige verbindingen.

Vluchtige verbindingen hebben ook zwakkere intermoleculaire krachten zoals de Van der Waals-krachten. De meeste vluchtige verbindingen zijn niet-polaire organische verbindingen. Daarom hebben ze geen sterkere intermoleculaire aantrekkingskracht. Niet-vluchtige verbindingen zijn meestal polair en ze hebben sterkere interacties tussen moleculen. Dit is het verschil tussen vluchtige en niet-vluchtige stoffen. 

Referentie:
1. "Helmenstine, Anne Marie. "Hier is wat vluchtige middelen in de chemie." Onderwijs over onderwijs. N.p., 17 feb. 2017. Web. 21 feb. 2017.
2. "Dampspanning." Afdeling Scheikunde. Purdue University, n.d. Web. 21 feb. 2017.
3. "Vluchtige organische stoffen (VOS)." Enviropedia. N.p., n.d. Web. 21 feb. 2017.
4. "Helmenstine, Anne Marie. "Begrijp wat niet-vluchtige middelen in de chemie zijn." Onderwijs over onderwijs. N.p., 14 oktober 2016. Web. 21 feb. 2017.

Afbeelding met dank aan:
1. "Vintage Atomizer Perfume Bottle" door Angela Andriot - Vetiver Aromatics. (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Hydrargyrum" door Hi-Res afbeeldingen van chemische elementen (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia