Concetto, calcolo ed esempi di punto di embulsione

Lui Punto di ebollizione È la temperatura alla quale la pressione del vapore del liquido corrisponde alla pressione atmosferica esistente nel luogo o nel compartimento. Il liquido viene trasformato in vapore. Durante questa fase, si verifica la comparsa di bolle che equivale alla superficie del liquido e sfuggono all'aria.

D'altra parte, il punto di ebollizione normale o standard è la temperatura alla quale un liquido bolle a livello del mare; Cioè, ad un'atmosfera di pressione (101.325 kPa). Nel frattempo, l'IUPAC (1982) definisce il punto di ebollizione come la temperatura alla quale un liquido bolle a una pressione di 100.000 kPa.

Tutti i liquidi inizieranno a bollire mentre la loro pressione del vapore è uguale alla pressione esterna. Fonte: Ervins Strauhmanis tramite Flickr (https: // www.Flickr.com/foto/ervins_strauhmanis/18775075796)

Il normale punto di ebollizione dell'acqua è di 99,97 ºC. Ma, al culmine del Monte Everest, ad un'altezza sopra il livello del mare di 8.848 m e ad una pressione atmosferica di 34 kPa, è 71 ºC. Il punto di ebollizione standard raccomandato dall'IUPAC è 99,61 º C ad una pressione di 100,00 kPa (1 bar).

Da quanto sopra segue che la pressione atmosferica è un fattore determinante nel valore del punto di ebollizione, poiché è la pressione che un liquido da bollire deve raggiungere. Maggiore è la pressione atmosferica a cui è esposto un liquido, maggiore è il punto di ebollizione. Anche il contrario è vero.

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Come calcolare il punto di ebollizione?

Prendendo acqua come esempio, un modo semplice per calcolare il valore del punto di ebollizione è quello di utilizzare una delle sue proprietà coligative; Cioè, l'aumento del suo punto di ebollizione a causa della presenza di soluti nella soluzione acquosa.

Il punto di ebollizione dell'acqua aumenta aggiungendo soluti, a causa dell'interazione tra le molecole d'acqua e le molecole dei soluti.

L'aumento del punto di ebollizione dell'acqua è dato dalla seguente espressione matematica:

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Δt_E = K_E · M

Δt_E = Variazione del punto di ebollizione

K_E = costante di ebollizione

M = moralità della soluzione

Aumento del punto di embulsione

Il punto di ebollizione in sé non può essere calcolato ma determinato. Tuttavia, l'equazione precedente consente di calcolare l'aumento di questo valore. Il seguente esercizio consente di chiarire questo:

- Esercizio

Calcola la variazione nel punto di ebollizione dell'acqua aggiungendo 30 g di cloruro di sodio (NaCl) a 250 g di acqua, sapendo che la costante di ebollizione (KE) ha un valore di 0,52 ºC · kg/mol. Peso molecolare NaCl = 58,5 g/mol.

Se il punto di ebollizione dell'acqua è di 100 ºC: quale sarà il valore della soluzione di NaCl?

Primo passo

Calcolo delle talpe NaCl:

Moli di NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 moli

Secondo passo

Calcolo della moralità della soluzione:

0,513 moli di NaCl sono sciolti in 300 g di acqua. Per ottenere la moralità della soluzione, le talpe di NaCl vengono portate a 1.000 g (kg).

Moli di soluti/kg di acqua (moleality) = (0,513 moli/300 g di acqua) · (1000 g di acqua/kg di acqua)

= 1,71 moli/kg di acqua

Terzo passo

Calcolo dell'aumento del punto di ebollizione a causa dell'aggiunta di NaCl:

Δt_E = M · K_E

Δt_E = 1,71 (mol/kg di acqua) · 0,52 ºC · (kg di acqua/mol)

= 0,889 ºC

Quarto passo

Calcolo del punto di ebollizione della soluzione NaCl:

T_ENaCl = t_EH₂O +Δte

= 100 ºC +0,889 ºC

= 100.889 ºC

Esempi di embulsione punti

Acqua

Il normale punto di ebollizione dell'acqua è di 99,97 ºC. Questo valore è relativamente alto dato le dimensioni ridotte della sua molecola. Tuttavia, è spiegato dalla sua insolita polarità e dalla sua capacità di stabilire legami idrogeno con molecole vicine o correlate.

L'atomo di ossigeno ha una maggiore affinità per gli elettroni rispetto all'atomo di idrogeno. Pertanto, gli elettroni del legame covalente O-H si muovono verso ossigeno, caricati negativamente; mentre l'atomo di idrogeno, caricato positivamente.

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Come risultato di ciò, le molecole d'acqua sono dip. Ciò può interagire con altre molecole d'acqua, che costituiscono una forza intermolecolare che contribuisce all'aumento del punto di ebollizione. Inoltre, l'acqua utilizza l'atomo di ossigeno per formare ponti idrogeno con altre molecole d'acqua (H₂OH, OH).

Alcool

Gli alcoli presenti nella loro struttura o i gruppi. Questi gruppi sono polari, il che genera l'interazione dipolo-dipolo tra molecole simili. Gli alcoli possono anche formare ponti idrogeno. Queste due interazioni rappresentano i principali contributi alle forze intermolecolari.

Queste forze spiegano perché i punti di ebollizione degli alcoli sono più alti dei corrispondenti idrocarburi. I principali fattori che determinano i punti di ebollizione negli alcoli sono la massa molecolare e la sua struttura.

Il punto di ebollizione aumenta aumentando il numero di atomi di carbonio e diminuisce con la ramificazione. Ad esempio: l'etanolo ha un punto di ebollizione di 78,37 ºC, ma il metanolo da 66 ºC e l'alcool isopropilico isopropilico da 80,3 ºC.

Oli

Gli oli vengono scomposti dal riscaldamento prima di raggiungere il punto di ebollizione o di ebollizione, quindi le stime dei loro punti di ebollizione sono scarse e inaccurate. Il punto di ebollizione stimato per l'olio di soia è di 300 ºC.

Invece di punti di ebollizione, vengono segnalati i loro punti di fumo o combustione. Questi vengono raggiunti quando riscaldati un olio a una certa temperatura, che appare un fumo bluastro, indicativo dell'inizio della decomposizione dell'olio.

I seguenti sono esempi del punto di fumo di alcuni oli: olio di mandorle 221 ºC; Olio di canola 220 ºC; Olio di cocco 232 ºC; e olio d'oliva (vergine) 210 ºC.

Oro

L'oro è un metallo prezioso con una densità 19,32 g/cm³. Presenta un punto di ebollizione elevato, a causa della presenza del collegamento metallico. Tuttavia, ci sono discrepanze tra i valori riportati per il suo punto di ebollizione, che forse riflettono le differenze nel grado di purezza dei campioni d'oro presentati allo studio.

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Latte

Il latte è una soluzione acquosa che ha soluti di diversa natura e composizione; sali, zuccheri, proteine, lipidi, aminoacidi, ecc. Il punto di ebollizione del latte è leggermente più alto di quello dell'acqua, a causa di quanto siano stati correlati questi composti con l'acqua, quindi è più difficile evaporarlo.

Zucchero

Il glucosio ha un punto di fusione di 146 ºC, che coincide con il punto di decomposizione del glucosio. Pertanto, il punto di ebollizione non può essere ottenuto. La stessa situazione si verifica con saccarosio, zucchero da tavola, che ha un punto di fusione di 186 ºC e un punto di decomposizione di 186 ºC.

Il punto di fusione è la temperatura alla quale un elemento chimico o un composto passa dallo stato solido allo stato liquido. Quindi quando lo zucchero si decompone non c'è un liquido stabile per la determinazione del suo punto di ebollizione.

Ferro

Il punto di ebollizione del ferro è 2.861 ºC. Questo alto valore è spiegato dalla grande quantità di energia necessaria per superare la forza di attrazione tra atomi di metallo. Inoltre, è necessario superare numerose forze elettrostatiche a causa della struttura a forma di rete metallica.

Riferimenti

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