- Care este punctul de fierbere?
- Cum se calculează punctul de fierbere?
- Exemple de punct de fierbere
- Punct de topire
- Templeratura de inghet
- Punctul de topire și punctul de fierbere al apei
Vă explicăm care este punctul de fierbere și cum se calculează. Exemple de punct de fierbere. Punct de topire și îngheț.
Care este punctul de fierbere?
Punctul de fierbere este temperatura la care Presiune abur din lichid (presiunea exercitată de faza gazoasă asupra fazei lichide într-un sistem închis la o anumită temperatură) este egală cu presiunea din jurul lichidului. Când se întâmplă acest lucru, lichidul se transformă în gaz.
Punctul de fierbere este o proprietate care depinde puternic de presiunea ambientală. Un lichid supus la o presiune foarte mare va avea un punct de fierbere mai mare decât dacă îl supunem la presiuni mai mici, adică va dura mai mult să se vaporizeze atunci când este supus la presiuni mari. Datorită acestor variații ale punctului de fierbere, IUPAC a definit punctul de fierbere standard: este temperatura la care un lichid se transformă în vapori la o presiune de 1 bar.
Un punct important este că punctul de fierbere al unei substanțe nu poate fi crescut la infinit. Când creștem temperatura unui lichid pentru a-și trece punctul de fierbere și continuăm să-l creștem, ajungem la o temperatură numită „temperatura critică”. Temperatura critică este temperatura peste care gazul nu poate fi transformat în lichid prin creșterea presiunii, adică nu poate fi lichefiat. La această temperatură, nu există o fază lichidă sau o fază de vapori definite.
Punctul de fierbere este diferit pentru fiecare substanță. Această proprietate depinde de masa moleculară a substanţă și tipul de forțe intermoleculare pe care le prezintă (legături de hidrogen, dipol permanent, dipol indus), care la rândul lor depinde dacă substanța este covalentă polară sau covalentă nepolară (nepolară).
Când temperatura unei substanțe este sub punctul său de fierbere, doar o parte a acesteia molecule situat pe suprafata sa va avea Energie suficient pentru a rupe tensiunea superficială a lichidului și a scăpa în faza de vapori. Pe de altă parte, atunci când căldura este furnizată sistemului, există o creștere a entropie a sistemului (tendința la dezordine a particulelor sistemului).
Cum se calculează punctul de fierbere?
Folosind ecuația Clausius-Clapeyron, pot fi caracterizate tranzițiile de fază ale unui sistem compus dintr-o singură componentă. Această ecuație poate fi utilizată pentru a calcula punctul de fierbere al substanțelor și se aplică după cum urmează:
Unde:
P1 este presiunea egală cu 1 bar sau în atmosfere (0,986923 atm)
T1 este temperatura de fierbere (punctul de fierbere) a componentei, măsurată la o presiune de 1 bar (P1) și exprimată în grade Kelvin (K).
P2 este presiunea de vapori a componentei exprimată în bar sau în atm.
T2 este temperatura componentei (exprimată în grade Kelvin) la care se măsoară presiunea de vapori P2.
𝚫H este modificarea de entalpie a vaporizare medie pe intervalul de temperatură care este calculat. Este exprimat în J/mol sau unități echivalente de energie.
R este constanta gazului echivalent cu 8,314 J/Kmol
Ln este logaritmul natural
Temperatura de fierbere (punctul de fierbere) T1 este ștearsă
Exemple de punct de fierbere
Unele puncte de fierbere cunoscute și înregistrate în condiții normale de presiune (1 atm) sunt următoarele:
- Apă: 100 ºC
- Heliu: -268,9 ºC
- Hidrogen: -252,8 ºC
- Calciu: 1484 ºC
- Beriliu: 2471 ºC
- Siliciu: 3265 ºC
- Carbon sub formă de grafit: 4827 ºC
- Bor: 3927 ºC
- Molibden: 4639 ºC
- Osmiu: 5012 ºC
- Tungsten: 5930 ºC
Punct de topire
Punctul de topire este temperatura la care o substanță trece de la starea solidă la starea lichidă.
Temperatura la care un solid se transformă în lichid se numește punct de topire și în timpul tranziției de fază solid-lichid temperatura este menținută constantă. În acest caz, căldura este furnizată sistemului până când temperatura acestuia crește suficient pentru ca sistemul să o facă circulaţie a lui particule în structura solidă este mai mare, ceea ce le face să se separe și să curgă către faza lichidă.
Punctul de topire depinde, de asemenea, de presiune și este în general egal cu punctul de îngheț al materiei (la care un lichid devine solid atunci când este suficient de răcit) pentru majoritatea substante.
Templeratura de inghet
Punctul de îngheț este opusul punctului de topire, adică temperatura la care un lichid se contractă, particulele sale își pierd mișcarea și capătă un structura mai rigid, rezistent la deformare și cu memorie de formă (unic pentru substanțele din stare solidă). Adică, este temperatura la care lichidul se transformă într-un solid. Fuziunea necesită aprovizionare energie calorică la sistem, în timp ce înghețarea necesită eliminarea energiei termice (răcire).
Pe de altă parte, punctul de îngheț depinde și de presiune. Un exemplu este ceea ce se întâmplă când apa este răcită la o temperatură de 0ºC până la 1 atm, când îngheață și se transformă în gheață. Dacă este răcit la o presiune foarte diferită de 1 atm, rezultatul ar putea fi foarte diferit, de exemplu, dacă presiunea este mult mai mare, ar putea dura timp pentru a îngheța, deoarece punctul său de îngheț scade.
Punctul de topire și punctul de fierbere al apei
Apa este adesea folosită ca standard atunci când se măsoară punctele de topire și de fierbere ale substanțelor. În termeni generali, la presiune normală, punctul său de fierbere este de 100ºC, iar punctul de topire este de 0ºC (în cazul gheții). Acest lucru poate varia foarte mult în cazurile în care Apă au alte substanțe dizolvate în el, lichide sau solide, precum apa de mare, bogată în săruri, care îi modifică proprietățile fizico-chimice.
Impactul presiunii este, de asemenea, foarte vizibil. Se știe că la 1 atm punctul de fierbere al apei este de 100 ºC, dar luând-o la 0,06 atm am fi surprinși să observăm că fierberea are loc la 0 ºC (în loc de înghețare).