Concept, calcul et exemples du point d'embullition

Il point d'ébullition C'est la température à laquelle la pression de vapeur du liquide correspond à la pression atmosphérique existante dans le lieu ou le compartiment. Le liquide est transformé en vapeur. Pendant cette phase, l'apparition de bulles qui représentent la surface du liquide se produit et ils échappent à l'air.

D'un autre côté, le point d'ébullition normal ou standard est la température à laquelle un liquide bouillonne au niveau de la mer; c'est-à-dire à une atmosphère de pression (101 325 kPa). Pendant ce temps, l'IUPAC (1982) définit le point d'ébullition comme la température à laquelle un liquide bout à une pression de 100 000 kPa.

Tous les liquides commenceront à bouillir à mesure que leur pression de vapeur est égale à la pression extérieure. Source: Ervins Strauhmanis via flickr (https: // www.Flickr.com / Photos / Ervins_strauhmanis / 18775075796)

Le point d'ébullition normal de l'eau est de 99,97 ºC. Mais, au sommet du mont Everest, à une hauteur au-dessus du niveau de la mer de 8.848 m et à une pression atmosphérique de 34 kPa, est de 71 ºC. Le point d'ébullition standard recommandé par l'IUPAC est de 99,61 º C à une pression de 100,00 kPa (1 bar).

De ce qui précède, il s'ensuit que la pression atmosphérique est un facteur déterminant dans la valeur du point d'ébullition, car c'est la pression qu'un liquide à bouillir doit atteindre. Plus la pression atmosphérique à laquelle un liquide est exposé, plus son point d'ébullition est important. L'opposé est également vrai.

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Comment calculer le point d'ébullition?

Prenant l'exemple de l'eau, un moyen simple de calculer la valeur du point d'ébullition consiste à utiliser l'une de ses propriétés coligatives; c'est-à-dire l'augmentation de son point d'ébullition en raison de la présence de solutés dans la solution aqueuse.

Le point d'ébullition de l'eau augmente en ajoutant des solutés, en raison de l'interaction entre les molécules d'eau et les molécules des solutés.

L'augmentation du point d'ébullition de l'eau est donnée par l'expression mathématique suivante:

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Δt_et = K_et · m

Δt_et = variation du point d'ébullition

K_et = constante bouillante

m = moralité de la solution

Augmentation du point d'embullition

Le point d'ébullition en soi ne peut pas être calculé mais déterminé. Cependant, l'équation précédente permet de calculer l'augmentation de cette valeur. L'exercice suivant vous permet de clarifier ceci:

- Exercer

Calculez la variation du point d'ébullition de l'eau en ajoutant 30 g de chlorure de sodium (NaCl) à 250 g d'eau, sachant que la constante d'ébullition (KE) a une valeur de 0,52 ºC · kg / mol. Poids moléculaire NaCl = 58,5 g / mol.

Si le point d'ébullition de l'eau est de 100 ºC: quelle sera la valeur du point d'ébullition de la solution NaCl?

Premier pas

Calcul des taupes de NaCl:

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

= 0,513 moles

Deuxième pas

Calcul de la moralité de la solution:

0,513 moles de NaCl sont dissous dans 300 g d'eau. Pour obtenir la moralité de la solution, les moles de NaCl sont prises à 1.000 g (kg).

Moles de solutés / kg d'eau (moléalité) = (0,513 moles / 300 g d'eau) · (1000 g d'eau / kg d'eau)

= 1,71 moles / kg d'eau

Troisième étape

Calcul de l'augmentation du point d'ébullition en raison de l'addition de NaCl:

Δt_et = m · K_et

Δt_et = 1,71 (mol / kg d'eau) · 0,52 ºC · (kg d'eau / mol)

= 0,889 ºC

Quatrième étape

Calcul du point d'ébullition de la solution NaCl:

T_etNaCl = T_etH₂O + Δte

= 100 ºC +0,889 ºC

= 100 889 ºC

Exemples de points d'embullition

Eau

Le point d'ébullition normal de l'eau est de 99,97 ºC. Cette valeur est relativement élevée étant donné la petite taille de sa molécule. Cependant, il s'explique par sa polarité inhabituelle et sa capacité à établir des liaisons hydrogène avec des molécules voisines ou apparentées.

L'atome d'oxygène a une plus grande affinité pour les électrons que l'atome d'hydrogène. Par conséquent, les électrons de la liaison covalente O-H évoluent vers l'oxygène, chargés négativement; tandis que l'atome d'hydrogène, chargé positivement.

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À la suite de cela, les molécules d'eau sont DIP. Qui peuvent interagir avec d'autres molécules d'eau, constituant une force intermoléculaire qui contribue à l'augmentation du point d'ébullition. De plus, l'eau utilise l'atome d'oxygène pour former des ponts d'hydrogène avec d'autres molécules d'eau (H₂Oh oh).

Alcool

Les alcools présents dans leur structure OH Groupes. Ces groupes sont polaires, qui génère l'interaction dipol-dipole entre des molécules similaires. Les alcools peuvent également former des ponts d'hydrogène. Ces deux interactions représentent les principales contributions aux forces intermoléculaires.

Ces forces expliquent pourquoi les points d'ébullition des alcools sont plus élevés que les hydrocarbures correspondants. Les principaux facteurs qui déterminent les points d'ébullition des alcools sont la masse moléculaire et sa structure.

Le point d'ébullition augmente en augmentant le nombre d'atomes de carbone et diminue avec la ramification. Par exemple: l'éthanol a un point d'ébullition de 78,37 ºC, mais le méthanol 66 ºC et l'alcool isopropylique de 80,3 ºC.

Huiles

Les huiles sont décomposées par chauffage avant d'atteindre le point d'ébullition ou d'ébullition, de sorte que les estimations de leurs points d'ébullition sont rares et inexactes. Le point d'ébullition estimé pour l'huile de soja est de 300 ºC.

Au lieu de points d'ébullition, leurs points de fumée ou de combustion sont signalés. Ceux-ci sont atteints lorsqu'ils ont chauffé une huile à une certaine température, qui apparaît une fumée bleuâtre, indiquant le début de la décomposition de l'huile.

Voici des exemples du point de fumée de certaines huiles: huile d'amande 221 ºC; Huile de canola 220 ºC; Huile de coco 232 ºC; et huile d'olive (vierge) 210 ºC.

Or

L'or est un métal précieux avec une densité de 19,32 g / cm³. Présente un point d'ébullition élevé, en raison de la présence du lien métallique. Cependant, il existe des écarts entre les valeurs rapportées pour son point d'ébullition, qui reflètent peut-être les différences dans le degré de pureté des échantillons d'or soumis à l'étude.

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Lait

Le lait est une solution aqueuse qui a des solutés de nature et de composition différentes; sels, sucres, protéines, lipides, acides aminés, etc. Le point d'ébullition du lait est légèrement supérieur à celui de l'eau, en raison de la façon dont ces composés avec l'eau sont liés, il est donc plus difficile de l'évaporer.

Sucre

Le glucose a un point de fusion de 146 ºC, ce qui coïncide avec le point de décomposition du glucose. Par conséquent, votre point d'ébullition ne peut pas être obtenu. La même situation se produit avec du saccharose, du sucre de table, qui a un point de fusion de 186 ºC et un point de décomposition de 186 ºC.

Le point de fusion est la température à laquelle un élément chimique ou un composé passe de l'état solide à l'état liquide. Ainsi, lorsque le sucre se décompose, il n'y a pas de liquide stable pour la détermination de son point d'ébullition.

Fer

Le point d'ébullition en fer est 2.861 ºC. Cette valeur élevée s'explique par la grande quantité d'énergie nécessaire pour surmonter la force d'attraction entre les atomes métalliques. De plus, il est nécessaire de surmonter de nombreuses forces électrostatiques en raison de la structure en forme de réseau métallique.

Les références

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