- Cum se calculează punctul de fierbere?
- Primul pas
- Al doilea pas
- Al treilea pas
- Al patrulea pas
- Exemple de puncte de fierbere
- Apă
- Alcool
- uleiuri
- Aur
- Lapte
- Zahăr
- Fier
- Referințe
Punctul de fierbere este temperatura la care presiunea de vapori a lichidului este egală cu presiunea atmosferică din încăpere sau compartiment. Lichidul se transformă în vapori. În timpul acestei faze, apar bule care se ridică spre suprafața lichidului și scapă în aer.
Pe de altă parte, punctul de fierbere normal sau standard este temperatura la care un lichid fierbe la nivelul mării; adică la o atmosferă de presiune (101.325 kPa). Între timp, IUPAC (1982) definește punctul de fierbere ca temperatura la care fierbe un lichid la o presiune de 100.000 kPa.
Toate lichidele vor începe să fiarbă, deoarece presiunea lor de vapori este egală cu presiunea externă. Sursa: Ervins Strauhmanis prin Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)
Punctul normal de fierbere al apei este de 99,97ºC. Dar la vârful Muntelui Everest, la o altitudine de 8.848 m deasupra nivelului mării și o presiune atmosferică de 34 kPa, este de 71 ºC. Punctul standard de fierbere recomandat de IUPAC este 99,61 ºC la o presiune de 100,00 kPa (1 bar).
Din cele de mai sus rezultă că presiunea atmosferică este un factor determinant în valoarea punctului de fierbere, deoarece este presiunea pe care un lichid trebuie să o atingă pentru a fierbe. Cu cât presiunea atmosferică este mai mare la care este expus un lichid, cu atât punctul său de fierbere este mai mare. Tot contrariul este adevărat.
Cum se calculează punctul de fierbere?
Luând ca exemplu apa, un mod simplu de a calcula valoarea punctului de fierbere este folosind una dintre proprietățile sale coligative; adică creșterea punctului său de fierbere datorită prezenței soluțiilor în soluția apoasă.
Punctul de fierbere al apei crește odată cu adăugarea de solutii, datorită interacțiunii dintre moleculele de apă și moleculele de solut.
Creșterea punctului de fierbere al apei este dată de următoarea expresie matematică:
ΔT e = K e m
ΔT e = variația punctului de fierbere
K e = constanta de fierbere
Primul pas
Calculul alunitelor de NaCl:
moli de NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)
= 0,513 moli
Al doilea pas
Calculul molalității soluției:
0,513 moli de NaCl se dizolvă în 300 g de apă. Pentru a obține molalitatea soluției, luați moli de NaCl la 1.000 g (kg).
Alunițe de soluții / kg de apă (molalitate) = (0,513 moli / 300 g apă) · (1000 g apă / kg apă)
= 1,71 moli / kg apă
Al treilea pas
Calculul creșterii punctului de fierbere datorită adăugării de NaCl:
ΔT e = mK e
ΔT e = 1,71 (mol / kg apă) · 0,52 ºC · (kg apă / mol)
= 0,889 ºC
Al patrulea pas
Calculul punctului de fierbere al soluției de NaCl:
T e NaCl = T e H 2 O + ΔTe
= 100 ºC + 0,889 ºC
= 100.889 ºC
Exemple de puncte de fierbere
Apă
Punctul normal de fierbere al apei este de 99,97ºC. Această valoare este relativ mare, având în vedere dimensiunea mică a moleculei sale. Cu toate acestea, se explică prin polaritatea sa neobișnuită și prin capacitatea sa de a stabili legături de hidrogen cu moleculele învecinate sau înrudite.
Atomul de oxigen are o afinitate mai mare pentru electroni decât atomul de hidrogen. Prin urmare, electronii legăturii covalente OH se deplasează spre oxigen, lăsându-l încărcat negativ; în timp ce atomul de hidrogen încărcat pozitiv.
În consecință, moleculele de apă sunt dipoli care pot interacționa cu alte molecule de apă, constituind o forță intermoleculară care contribuie la creșterea punctului de fierbere. In plus, apa utilizează atomul de oxigen pentru a forma legături de hidrogen cu alte molecule de apă (H 2 O-HOH).
Alcool
Alcoolii au grupe OH în structura lor. Aceste grupe sunt polare, ceea ce generează interacțiunea dipol-dipol între molecule similare. Alcoolii pot forma, de asemenea, legături de hidrogen. Aceste două interacțiuni reprezintă contribuțiile principale la forțele intermoleculare.
Aceste forțe explică de ce punctele de fierbere ale alcoolilor sunt mai mari decât hidrocarburile corespunzătoare. Principalii factori care determină punctele de fierbere în alcooli sunt masa moleculară și structura sa.
Punctul de fierbere crește odată cu creșterea numărului de atomi de carbon și scade odată cu ramificarea. De exemplu: etanolul are un punct de fierbere de 78,37ºC, dar metanolul are un punct de fierbere de 66ºC, iar alcoolul izopropilic are un punct de fierbere de 80,3ºC.
uleiuri
Uleiurile se descompun prin încălzire înainte de a ajunge la punctul de fierbere sau fierbere, astfel încât estimările punctelor lor de fierbere sunt rare și imprecise. Punctul de fierbere estimat pentru uleiul de soia este de 300ºC.
În locul punctelor de fierbere, sunt raportate punctele sale de fum sau de arsură. Acestea sunt obținute prin încălzirea unui ulei la o anumită temperatură, la care apare un fum albăstrui, ceea ce indică începutul descompunerii uleiului.
Următoarele sunt exemple ale punctului de fum al unor uleiuri: ulei de migdale 221ºC; ulei de canola 220 ° C; ulei de nucă de cocos 232 ° C; și ulei de măsline (virgin) 210 ºC.
Aur
Aurul este un metal prețios , cu o densitate de 19,32 g / cm 3 . Are un punct de fierbere ridicat, datorită prezenței legăturii metalice. Cu toate acestea, există discrepanțe între valorile raportate pentru punctul său de fierbere, care reflectă, probabil, diferențe în gradul de puritate a probelor de aur supuse studiului.
Lapte
Laptele este o soluție apoasă care prezintă soluții de natură și compoziție diferite; săruri, zaharuri, proteine, lipide, aminoacizi etc. Punctul de fierbere al laptelui este puțin mai mare decât cel al apei, datorită asemănării acestor compuși cu apa, ceea ce face mai dificilă evaporarea acestuia.
Zahăr
Glucoza are un punct de topire de 146ºC, care coincide cu punctul de descompunere a glucozei. Prin urmare, nu puteți obține punctul său de fierbere. Aceeași situație se întâmplă cu zaharoza, zahărul de masă, care are un punct de topire de 186ºC și un punct de descompunere de 186ºC.
Punctul de topire este temperatura la care un element sau compus chimic trece de la starea solidă la starea lichidă. Prin urmare, atunci când zahărul se descompune, nu există lichid stabil pentru determinarea punctului său de fierbere.
Fier
Punctul de fierbere a fierului este de 2,861 ºC. Această valoare ridicată se explică prin cantitatea mare de energie necesară pentru a depăși forța atractivă dintre atomii metalici. Mai mult, numeroase forțe electrostatice trebuie depășite datorită structurii asemănătoare cu metalul.
Referințe
- Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
- Wikipedia. (2020). Punct de fierbere. Recuperat de la: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (11 februarie 2020). Definiția punctului de fierbere în chimie. Recuperat de la: thinkco.com
- Cedrón J .; Landa V. & Robles J. (2011). Forte intermoleculare. Chimie generală. Recuperat din: corinto.pucp.edu.pe
- Samuel Belcher. (Sf). Aur. Recuperat din: chimie.pomona.edu
- Don Ulin. (17 decembrie 2010). Care este punctul de fierbere pentru bomboane? Recuperat de la: indianapublicmedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (11 februarie 2020). Care este punctul de fierbere a laptelui? Recuperat de la: thinkco.com