挥发性

在化学中，挥发性是一种材料质量，描述了物质蒸发的容易程度。 在给定的温度和压力下，挥发性高的物质更可能以蒸气形式存在，而挥发性低的物质更可能以液体或固体形式存在。 挥发性还可以描述蒸汽凝结成液体或固体的趋势； 与高挥发性物质相比，挥发性较低的物质更容易从蒸汽中凝结。 通过比较一组物质在暴露于大气时蒸发（或在固体情况下升华）的速度，可以观察到挥发性的差异。 外用酒精（异丙醇）等高挥发性物质会迅速挥发，而植物油等低挥发性物质会保持凝结状态。 一般来说，固体的挥发性远低于液体，但也有一些例外。 干冰（固体二氧化碳）或碘等升华固体（直接从固体变为蒸汽）在标准条件下可以以与某些液体相似的速率蒸发。

挥发性本身没有明确的数值，但通常使用蒸气压或沸点（对于液体）来描述。 高蒸气压表示高挥发性，而高沸点表示低挥发性。 蒸气压和沸点通常显示在表格和图表中，可用于比较感兴趣的化学品。 挥发性数据通常是通过在一定温度和压力范围内进行实验而获得的。

蒸气压是衡量冷凝相在给定温度下形成蒸气的难易程度的量度。 最初处于真空状态（内部没有空气）的封闭容器中的物质会迅速用蒸汽填充任何空白空间。 在系统达到平衡并且不再形成蒸汽后，可以测量该蒸汽压。 升高温度会增加形成的蒸汽量，从而增加蒸汽压。 在混合物中，每种物质都会影响混合物的总蒸气压，挥发性化合物越多，贡献越大。

沸点是液体的蒸气压等于周围压力时的温度，导致液体迅速蒸发或沸腾。 它与蒸气压密切相关，但取决于压力。 正常沸点是大气压力下的沸点，但也可以在更高和更低的压力下报告。

影响物质挥发性的一个重要因素是其分子间相互作用的强度。 分子之间的吸引力是将材料结合在一起的原因，分子间作用力更强的材料（例如大多数固体）通常不太易挥发。 乙醇和二甲醚是两种具有相同分子式 (C2H6O) 的化学物质，由于其分子在液相中发生的不同相互作用而具有不同的挥发性：乙醇分子能够形成氢键，而二甲醚分子则不能。 结果导致乙醇分子之间的整体吸引力更强，使其成为两者中挥发性较低的物质。

一般来说，挥发性往往会随着分子量的增加而降低，因为较大的分子可以参与更多的分子间键合，尽管结构和极性等其他因素也起着重要作用。 通过比较相似结构的化学物质（即酯类、烷烃等），可以部分分离出分子量的影响。 例如，随着链中碳数的增加，直链烷烃的挥发性会降低。

了解挥发性通常有助于从混合物中分离组分。 当冷凝物质的混合物包含多种具有不同挥发性水平的物质时，可以控制其温度和压力，使挥发性较高的成分变成蒸汽，而挥发性较低的物质则保留在液相或固相中。 然后可以将新形成的蒸汽丢弃或冷凝到一个单独的容器中。 收集蒸汽后，此过程称为蒸馏。

石油精炼过程采用一种称为分馏的技术，该技术可以在一个步骤中分离出多种挥发性不同的化学品。 进入炼油厂的原油由许多需要分离的有用化学物质组成。 原油流入蒸馏塔并被加热，使更易挥发的成分（如丁烷和煤油）蒸发。 这些蒸汽向上移动，最终与冷表面接触，导致它们凝结并被收集起来。