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Une substance volatile est un solide ou un liquide qui a une pression de vapeur élevée à température ambiante, de sorte qu’il s’évapore rapidement . Les substances volatiles en général doivent être stockées dans des récipients hermétiques pour éviter qu’elles ne s’échappent.
Il existe de nombreuses substances volatiles auxquelles nous sommes constamment exposés. Par exemple, les solvants organiques dans lesquels sont préparés les vernis à ongles sont toujours des substances volatiles. En fait, ils sont choisis comme solvants précisément en raison de leur évaporation rapide, qui assure un séchage rapide de l’émail.
Certains carburants, comme l’essence à indice d’octane élevé, sont considérablement volatils; Il existe également des exemples de certaines substances solides qui ont une pression de vapeur très élevée qui leur permet de se sublimer spontanément.
Caractéristiques des substances volatiles
- Ils ont une pression de vapeur élevée.
- Ils ont des points d’ébullition bas.
- En général, ils ont de faibles forces d’interaction intermoléculaires, de sorte qu’ils ne se lient pas fortement les uns aux autres.
- Ce ne sont généralement pas des molécules polaires et elles ne sont généralement pas capables de former des liaisons hydrogène les unes avec les autres.
- En général, ils ont un faible poids moléculaire.
- La plupart sont liquides à température ambiante, bien que certains soient solides.
pression de vapeur et taux d’évaporation
Le concept de volatilité en chimie est lié à la pression de vapeur. La pression de vapeur est définie comme la pression d’une substance en phase gazeuse qui est en équilibre dynamique avec la phase liquide ou solide .
La pression de vapeur est une mesure de la vitesse à laquelle une substance s’évapore, car elle indique la pression nécessaire pour augmenter la vitesse de condensation ou de dépôt jusqu’à ce qu’elle soit égale à la vitesse d’évaporation. Si une pression très élevée est nécessaire (c’est-à-dire si la pression de vapeur est élevée), cela signifie qu’un taux de condensation élevé est nécessaire car le taux d’évaporation est élevé.
Exemples de substances volatiles
Éther éthylique – C 2 H 5 OC 2 H 5
Les éthers sont en général des composés très volatils. Le plus simple d’entre eux, l’éther diméthylique, à température ambiante n’est même pas un liquide, mais un gaz. Mais l’éther éthylique est un liquide et il a une pression d’environ 0,7 atmosphère (presque la pression atmosphérique). S’il n’était que d’environ 0,3 atmosphère plus grand, il s’agirait également d’un gaz à température ambiante.
Iode solide – I 2
L’iode solide est accepté par la communauté scientifique comme un solide volatil. En fait, cet halogène se sublime plutôt qu’il ne fond et dans tout récipient scellé contenant de l’iode, vous pouvez voir l’iode gazeux sous la forme d’un petit nuage violet. Cependant, la pression de vapeur de l’iode n’est que de 0,027 kPa (0,000266 atm) à 20 ºC. Cette pression ne représente qu’une infime partie de la pression de vapeur de la plupart des liquides. Malgré cela, l’iode est considéré comme un solide volatil puisque, aussi petite que cela puisse paraître, cette pression de vapeur est en fait bien supérieure à celle de la grande majorité des solides.
éther de pétrole
Malgré son nom, l’éther de pétrole n’est pas réellement un éther d’un point de vue chimique. Il s’agit d’une fraction très légère et très volatile (d’où son nom, qui signifie «air supérieur») de la distillation du pétrole qui contient plusieurs hydrocarbures à chaîne courte. Le point d’ébullition est toujours compris entre 30 et 60 ºC, c’est donc presque un gaz à température ambiante.
Brome liquide – Br 2
Le brome (Br 2 ) est un halogène liquide très volatil. Sa pression de vapeur est de 0,30 atm, ce qui la fait s’évaporer rapidement à moins qu’elle ne soit conservée dans un récipient correctement scellé.
Méthanol absolu – CH 3 OH
Utilisé dans certains cas comme carburéacteur et dans d’autres comme carburant de voiture de course, l’alcool le plus simple a une pression de vapeur très élevée, ce qui en fait un liquide assez volatil. À une température de 37,8 ºC, sa pression de vapeur est de 0,32 atm.
L’essence
C’est un mélange complexe d’alcanes qui comprend principalement différents isomères d’octane (alcane à 8 atomes de carbone). La pression de vapeur de l’essence est de l’ordre de 0,60 atm, ce qui est très élevé.
Aérosol nettoyant circuit électronique
Ce sont des mélanges de composés organiques volatils qui comprennent des distillats de pétrole (avec des alcanes tels que l’heptane, le propane et le cyclohexane) et des alcools de faible poids moléculaire tels que l’éthanol, l’isopropanol et les essences minérales. La pression de vapeur du mélange est d’environ 1 mmHg, il s’évapore donc très rapidement après avoir été pulvérisé sur le circuit à nettoyer.
Hexafluorure de tungstène – WCl 6
Ce composé a un point de fusion de seulement 2,3 ºC et un point d’ébullition de seulement 17,1 ºC, donc techniquement ce n’est ni un solide ni un liquide à une température standard de 25 ºC, mais c’est une substance très volatile. En fait, c’est l’un des gaz les plus lourds connus. Cependant, le liquide et le solide ont tous deux des pressions de vapeur très élevées à 20 ° C, dépassant la pression atmosphérique (c’est pourquoi il est gazeux à cette température).
Tungstène hexacarbonyle – W(CO) 6
C’est le cousin lourd de l’hexafluorure que nous venons de montrer. A 67 ºC, ce composé a une pression de vapeur presque 5 fois supérieure à celle de l’iode solide à température ambiante. Ce composé se sublime également au lieu de fondre sous une pression standard.
volatilité et température
La raison pour laquelle les sèche-cheveux soufflent de l’air chaud est que la chaleur aide l’eau à s’évaporer plus rapidement. Cela signifie que plus la température est élevée, plus l’eau devient volatile. Cela arrive à la plupart des substances et la raison en est que plus la température est élevée, plus sa pression de vapeur est élevée. En effet, si l’on augmente beaucoup la température, la pression de vapeur peut devenir égale à la pression atmosphérique, auquel cas le point d’ébullition (dans le cas des liquides) ou le point de sublimation (dans le cas des liquides) est atteint. solides).
Les références
Gaspar, DJ, Phillips, SD, Polikarpov, E., Albrecht, KO, Jones, SB, George, A., . . . Bays, JT (2019). Mesure et prédiction de la pression de vapeur des essences contenant des composés oxygénés. Carburant , 243 , 630–644. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.01.137
Liste des composés organiques volatils. (2021). Récupéré de https://condorchem.com/es/listado-compuestos-organicos-volatiles/
Sublimation de l’iode : Montée et chute d’une idée fausse | Nouvelles de Chem13. (2019, 10 septembre). Extrait de https://uwaterloo.ca/chem13-news-magazine/october-2015/feature/sublimation-iodine-rise-and-fall-misconception.
Vernon, AA (1937). La pression de vapeur et la dissociation de l’hexachlorure de tungstène en phase gazeuse1. Journal de l’American Chemical Society , 59 (10), 1832–1833. https://doi.org/10.1021/ja01289a013
