ТОЧКА НА КИПЕНЕ: КОНЦЕПЦИЯ, ИЗЧИСЛЕНИЕ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ

Точката на кипене е температурата, при която налягането на парата на течността се равнява на атмосферното налягане в помещението или отделението. Течността се превръща в пари. По време на тази фаза се появяват мехурчета, които се издигат към повърхността на течността и изтичат във въздуха.

От друга страна, нормалната или стандартната точка на кипене е температурата, при която течност кипи на морско ниво; тоест, в една атмосфера на налягане (101.325 kPa). Междувременно IUPAC (1982) определя точката на кипене като температурата, при която течността кипи при налягане от 100 000 kPa.

Всички течности ще започнат да кипят, тъй като налягането им на пара се равнява на външното налягане. Източник: Ervins Strauhmanis чрез Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

Нормалната точка на кипене на водата е 99,97ºC. Но на върха на връх Еверест, на височина над морското равнище от 8 848 м и атмосферното налягане от 34 kPa, то е 71 ºC. Стандартната температура на кипене IUPAC е 99,61ºC при налягане от 100 kPa (1 bar).

От гореизложеното следва, че атмосферното налягане е определящ фактор за стойността на точката на кипене, тъй като течността трябва да достигне, за да заври. Колкото по-високо е атмосферното налягане, на което е изложена течността, толкова по-висока е температурата на кипене. Вярно е и обратното.

Как да се изчисли точката на кипене?

Вземането на вода като пример, прост начин за изчисляване на стойността на точката на кипене е чрез използване на едно от нейните сблъскващи свойства; тоест увеличаването на неговата точка на кипене поради наличието на разтворители във водния разтвор.

Точката на кипене на водата се увеличава с добавянето на разтворители, което се дължи на взаимодействието между водните молекули и молекулите на разтворените вещества.

Увеличаването на точката на кипене на водата се дава чрез следния математически израз:

ΔT _e = K _e m

ΔT _e = изменение на точката на кипене

K _e = постоянна температура на кипене

Първа стъпка

Изчисляване на бенките на NaCl:

молове на NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 бенки

Втора стъпка

Изчисляване на моларността на разтвора:

0,513 мола NaCl се разтварят в 300 g вода. За да се получи моларността на разтвора, бенките на NaCl се довеждат до 1000 g (kg).

Молове разтворители / kg вода (моларност) = (0,513 мола / 300 g вода) · (1000 g вода / kg вода)

= 1,71 мола / кг вода

Трета стъпка

Изчисляване на увеличението на точката на кипене поради добавянето на NaCl:

ΔT _e = mK _e

ΔT _e = 1,71 (mol / kg вода) · 0,52 ºC · (kg вода / mol)

= 0,889 ºC

Четвърта стъпка

Изчисляване на точката на кипене на разтвора на NaCl:

T _e NaCl = T _e H ₂ O + ΔTe

= 100 ºC + 0,889 ºC

= 100.889 ° С

Примери за точки на кипене

вода

Нормалната точка на кипене на водата е 99,97ºC. Тази стойност е сравнително висока предвид малкия размер на нейната молекула. Това обаче се обяснява с неговата необичайна полярност и способността й да установява водородни връзки със съседни или свързани молекули.

Кислородният атом има по-висок афинитет към електроните от водородния атом. Следователно, електроните на ковалентната връзка на ОН се движат към кислорода, оставяйки го отрицателно зареден; докато водородният атом, положително зареден.

В резултат на това молекулите на водата са диполи, които могат да взаимодействат с други водни молекули, съставляващи междумолекулна сила, която допринася за увеличаване на точката на кипене. В допълнение, водата използва кислородния атом, за да образува водородни връзки с други водни молекули (H ₂ O-HOH).

алкохол

Алкохолите имат ОН групи в структурата си. Тези групи са полярни, което генерира дипол-диполно взаимодействие между подобни молекули. Алкохолите също могат да образуват водородни връзки. Тези две взаимодействия представляват основния принос за междумолекулните сили.

Тези сили обясняват защо точките на кипене на алкохолите са по-високи от съответните въглеводороди. Основните фактори, които определят точките на кипене в алкохолите, са молекулната маса и нейната структура.

Точката на кипене нараства с увеличаване на броя на въглеродните атоми и намалява с разклоняване. Например: етанолът има точка на кипене 78,37 ° C, но метанолът има точка на кипене 66 ° C, а изопропиловият алкохол има точка на кипене 80,3 ° C.

масла

Маслата се разлагат при нагряване, преди да достигнат точки на кипене или кипене, така че оценките на техните точки на кипене са оскъдни и неточни. Прогнозната точка на кипене на соевото масло е 300ºC.

Вместо точки на кипене се отчитат точките му за дим или изгаряне. Те се постигат чрез нагряване на масло до определена температура, при която се появява синкав дим, което е показателно за началото на разлагането на маслото.

Следват примери за точката на дим на някои масла: бадемово масло 221ºC; масло от канола 220 ° C; кокосово масло 232 ° C; и зехтин (необработено) 210 ºC.

злато

Златото е благороден метал с плътност 19,32 гр / см ³. Той има висока точка на кипене, поради наличието на метална връзка. Съществуват обаче несъответствия между стойностите, отчетени за неговата точка на кипене, които може би отразяват разликите в степента на чистота на златните проби, подложени на изследването.

Мляко

Млякото е воден разтвор, който представя разтвори с различно естество и състав; соли, захари, протеини, липиди, аминокиселини и др. Точката на кипене на млякото е малко по-висока от тази на водата, поради сходството на тези съединения с водата, което затруднява изпаряването му.

захар

Глюкозата има точка на топене 146ºC, което съвпада с точката на разлагане на глюкозата. Следователно не можете да получите точката на кипене. Същата ситуация се случва със захарозата, трапезната захар, която има точка на топене 186ºC и точка на разлагане 186ºC.

Точката на топене е температурата, при която елемент или химическо съединение преминава от твърдо в течно състояние. Следователно, когато захарта се разлага, няма стабилна течност за определяне на нейната точка на кипене.

Желязо

Точката на кипене на желязото е 2861 ºC. Тази висока стойност се обяснява с голямото количество енергия, необходимо за преодоляване на атрактивната сила между металните атоми. Освен това трябва да се преодолеят многобройни електростатични сили поради мрежовата структура на метала.

Препратки

Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
Wikipedia. (2020). Точка на кипене. Възстановено от: en.wikipedia.org
Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (11 февруари 2020 г.). Определение на точката на кипене в химията. Възстановено от: thinkco.com
Cedrón J.; Landa V. & Robles J. (2011). Междумолекулни сили. Обща химия. Възстановено от: corinto.pucp.edu.pe
Самуел Белчър. (SF). Gold. Възстановени от: chemistry.pomona.edu
Дон Улин. (17 декември 2010 г.). Какво е точката на кипене на бонбоните? Възстановено от: indianapublicmedia.org
Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (11 февруари 2020 г.). Какво представлява точката на кипене на млякото? Възстановено от: thinkco.com

ТОЧКА НА КИПЕНЕ: КОНЦЕПЦИЯ, ИЗЧИСЛЕНИЕ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025