PUNT D'EBULLICIÓ: CONCEPTE, CÀLCUL I EXEMPLES - QUIMICA - 2025

El punt d'ebullició és la temperatura a la qual la pressió de vapor d'el líquid iguala la pressió atmosfèrica existent en el lloc o compartiment. El líquid es transforma en vapor. Durant aquesta fase, ocorre l'aparició de bombolles que ascendeixen cap a la superfície de el líquid i escapen a l'aire.

D'altra banda, el punt d'ebullició normal o estàndard és la temperatura a la qual bull un líquid a el nivell de mar; és a dir, a una atmosfera de pressió (101,325 kPa). Mentrestant, el IUPAC (1982) defineix el punt d'ebullició com la temperatura a la qual bull un líquid a una pressió de 100,000 kPa.

Tots els líquids començaran a bullir a mesura que la seva pressió de vapor iguali a la pressió externa. Font: Ervins Strauhmanis via Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

El punt d'ebullició normal de l'aigua és 99,97 ºC. Però, en el pic de la Muntanya Everest, a una alçada sobre el nivell de mar de 8.848 mia una pressió atmosfèrica de 34 kPa, és de 71 ° C. El punt d'ebullició estàndard recomanat pel IUPAC és de 99,61 ºC a una pressió de 100,00 kPa (1 bar).

De l'anterior es dedueix que la pressió atmosfèrica és un factor determinant en el valor del punt d'ebullició, ja que és la pressió que ha d'assolir un líquid per bullir. Com més gran és la pressió atmosfèrica a la qual s'exposa un líquid, més gran serà el seu punt d'ebullició. El contrari també és cert.

Com calcular el punt d'ebullició?

Prenent com a exemple l'aigua, una manera senzilla de calcular el valor del punt d'ebullició és utilitzant una de les seves propietats col·ligatives; és a dir, l'augment del seu punt d'ebullició per la presència de soluts en la solució aquosa.

El punt d'ebullició d'l'aigua augmenta a l'afegir-soluts, a causa de la interacció entre les molècules d'aigua i les molècules dels soluts.

L'augment de el punt d'ebullició de l'aigua ve donat per l'expressió matemàtica següent:

At _i = K _i · m

At _i = variació del punt d'ebullició

K _i = constant d'ebullició

primer pas

Càlcul dels mols de NaCl:

mols de NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 mols

segon pas

Càlcul de la molalitat de la solució:

0,513 mols de NaCl estan dissolts en 300 g d'aigua. Per obtenir la molalitat de la solució, es porten els mols de NaCl a 1.000 g (kg).

Moles de soluts / kg d'aigua (molalitat) = (0,513 mols / 300 g d'aigua) · (1000 g d'aigua / kg d'aigua)

= 1,71 mols / kg d'aigua

tercer pas

Càlcul de l'augment de el punt d'ebullició a causa de l'afegit de NaCl:

At _i = m · K _i

At _i = 1,71 (mol / kg d'aigua) · 0,52 ºC · (kg d'aigua / mol)

= 0,889 ºC

quart pas

Càlcul del punt d'ebullició de la solució de NaCl:

T _i NaCl = T _i H ₂ O + ΔTe

= 100 ºC + 0,889 ºC

= 100,889 ºC

Exemples de punts d'ebullició

aigua

El punt d'ebullició normal de l'aigua és de 99,97 ºC. Aquest valor és relativament alt donat la mida petita de la seva molècula. No obstant això, s'explica per la seva inusual polaritat i la seva capacitat d'establir enllaços d'hidrogen amb molècules veïnes o afins.

L'àtom d'oxigen té major afinitat pels electrons que l'àtom d'hidrogen. Per tant, els electrons de l'enllaç covalent OH es desplacen cap a l'oxigen, quedant aquest carregat negativament; mentre que l'àtom d'hidrogen, carregat positivament.

A conseqüència d'això les molècules d'aigua són dipols que poden interaccionar amb altres molècules d'aigua, constituint una força intermolecular que contribueix a l'augment de el punt d'ebullició. A més, l'aigua utilitza l'àtom d'oxigen per formar ponts d'hidrogen amb altres molècules d'aigua (H ₂ O-HOH).

Alcohol

Els alcohols presenten en la seva estructura grups OH. Això grups són polars, el que genera la interacció dipol-dipol entre les molècules similars. Els alcohols també poden formar ponts d'hidrogen. Aquestes dues interaccions representen les principals contribucions a les forces intermoleculars.

Aquestes forces expliquen per què els punts d'ebullició dels alcohols són més elevats que els hidrocarburs corresponents. Els principals factors que determinen els punts d'ebullició en els alcohols són la massa molecular i la seva estructura.

El punt d'ebullició s'incrementa a l'augmentar el nombre d'àtoms de carboni i disminueix amb la ramificació. Per exemple: l'etanol té un punt d'ebullició de 78,37 ºC, però el metanol de 66 ºC, i l'alcohol isopropílic de 80,3 ºC.

olis

Els olis es descomponen per l'escalfament abans d'arribar al punt d'ebullició o bullir, de manera que les estimacions dels seus punts d'ebullició són escasses i imprecises. El punt d'ebullició estimat per a l'oli de soja és de 300 ºC.

En lloc dels punts d'ebullició, es reporten els seus punts de fum o de combustió. Aquests són aconseguits a l'escalfar un oli fins a una temperatura determinada, a la qual apareix un fum de color blavós, indicatiu de l'inici de la descomposició de l'oli.

Els següents són exemples de el punt de fum d'alguns olis: oli d'ametlla 221 ºC; oli canola 220 ºC; oli de coco 232 ºC; i oli d'oliva (verge) 210 ºC.

or

L'or és un metall preciós amb una densitat 19,32 g / cm ³. Presenta un punt d'ebullició elevat, a causa de la presència de l'enllaç metàl·lic. No obstant això, hi ha discrepàncies entre els valors reportats per al seu punt d'ebullició, que potser reflecteixen diferències en el grau de puresa de les mostres d'or sotmeses a l'estudi.

llet

La llet és una solució aquosa que presenta soluts de diferent naturalesa i composició; sals, sucres, proteïnes, lípids, aminoàcids, etc. El punt d'ebullició de la llet és lleugerament superior al d'l'aigua, a causa del afins que són aquests compostos amb l'aigua, pel que és més difícil evaporar-la.

sucre

La glucosa té un punt de fusió de 146 ° C, el qual coincideix amb el punt de descomposició de la glucosa. Per tant, no es pot obtenir el seu punt d'ebullició. Igual situació ocorre amb la sacarosa, el sucre de taula, que té un punt de fusió de 186 ° C i un punt de descomposició de 186 ºC.

El punt de fusió és la temperatura a la qual un element o compost químic passa de l'estat sòlid a l'estat líquid. Pel que fa a l'descompondre el sucre no hi ha un líquid estable per a la determinació del seu punt d'ebullició.

ferro

El punt d'ebullició de l'ferro és 2.861 ºC. Aquest valor alt s'explica per la gran quantitat d'energia necessària per vèncer la força d'atracció entre els àtoms metàl·lics. A més, cal vèncer nombroses forces electrostàtiques causa de l'estructura en forma de xarxa de l'metall.

referències

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
2. Wikipedia. (2020). Boiling point. Recuperat de: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de febrer de 2020). Definition of Boiling Point in Chemistry. Recuperat de: thoughtco.com
4. Cedrón J.; Landa V. & Robles J. (2011). Forces intermoleculars. Química General. Recuperat de: corinto.pucp.edu.pe
5. Samuel Belcher. (Sf). Gold. Recuperat de: chemistry.pomona.edu
6. Don Ulin. (17 de desembre de 2010). What Is The Boiling Point For Candy? Recuperat de: indianapublicmedia.org
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de febrer de 2020). What Is the Boiling Point of Milk? Recuperat de: thoughtco.com