oznaczanie temperatury wrzenia

podobnie jak temperatura topnienia, temperatura wrzenia jest właściwością fizyczną. Jeśli próbka jest czystym Związkiem, można użyć temperatury wrzenia do określenia tożsamości związku. Ostatecznie eksperymentalne określenie dokładnej temperatury wrzenia jest trudne. Podobnie jak temperatura topnienia, eksperymentalne temperatury wrzenia są podane jako zakres i różnią się o kilka stopni od rzeczywistej wartości literatury.

ciśnienie pary

aby zrozumieć, dlaczego rozpuszczalnik wrze, który charakteryzuje się znanym bulgotaniem roztworu, ważne jest zrozumienie dynamiki między fazą ciekłą i gazową. Rozważ czysty płynny związek w szczelnym pojemniku. Niektóre cząsteczki na powierzchni cieczy będą miały wystarczająco dużo energii, aby pokonać siły międzycząsteczkowe i wejść w fazę gazową. Jednak cząsteczki w fazie gazowej mogą również tracić energię i skraplać się z powrotem do cieczy. Dlatego w tym systemie istnieją dwa konkurujące ze sobą procesy: parowanie i kondensacja.

gdy szybkość parowania jest równa szybkości kondensacji, układ osiągnął stan równowagi. Oznacza to, że dla każdej cząsteczki, która wchodzi w fazę gazową, Inna skrapla się do fazy ciekłej i nie ma zysku netto ani straty ilości cieczy lub gazu w pojemniku. Po ustaleniu równowagi ciśnienie wywierane przez parę nad cieczą nazywa się ciśnieniem pary. Tendencja do parowania cieczy nazywana jest jej lotnością. Bardziej lotna ciecz ma wyższe ciśnienie pary, podczas gdy mniej lotna ciecz ma niższe ciśnienie pary.

ciśnienie pary zmienia się w zależności od temperatury. Jeśli zwiększysz temperaturę roztworu, więcej cząsteczek ma wystarczająco dużo energii, aby uciec z fazy ciekłej, a tym samym wzrasta ciśnienie pary. Ostatecznie, jeśli zostanie zastosowana wystarczająca ilość ciepła, cząsteczki, które nie znajdują się na styku cieczy i gazu, przejdą do fazy gazowej i utworzą znajome pęcherzyki, które kojarzymy z gotowaniem.

temperatura wrzenia cieczy jest osiągana, gdy całkowite ciśnienie pary cieczy jest równoważne ciśnieniu atmosferycznemu. Temperatura, w której to występuje, nazywana jest temperaturą wrzenia. Na wyższych wysokościach, a tym samym niższym ciśnieniu atmosferycznym, ciecz zagotuje się w niższej temperaturze, ponieważ mniej ciepła jest potrzebne do zwiększenia ciśnienia pary do ciśnienia atmosferycznego. Dodatkowo, lotność, lub zdolność rozpuszczalnika do odparowania, również wpływa na ciśnienie pary. Rozpuszczalniki o wysokiej lotności mają wyższe ciśnienie pary niż rozpuszczalniki o niższej lotności.

czynniki wpływające na temperaturę wrzenia

podobieństwo między punktami topnienia a punktami wrzenia oznacza, że te same czynniki, które wpływają na temperaturę topnienia związku, będą również wpływać na temperaturę wrzenia. Dlatego siła i rodzaje sił międzycząsteczkowych, które znajdują się w ciekłym związku, wpłynie na temperaturę wrzenia. Przypomnijmy, że istnieją trzy rodzaje sił molekularnych: wiązanie wodorowe, interakcje dipol-dipol i siły dyspersji londyńskiej. Każda z nich ma różne siły przyciągania i wymaga różnych ilości energii do pokonania. Związki, które mogą wiązać Wodór, będą miały wyższą temperaturę wrzenia niż związki, które mogą oddziaływać tylko przez siły dyspersji londyńskiej. Dodatkowe rozważenie punktów wrzenia wiąże się z ciśnieniem pary i lotnością związku. Zazwyczaj im bardziej lotny jest związek, tym niższa jest jego temperatura wrzenia.

metoda kapilarna w celu określenia temperatury wrzenia

prostą metodą określania temperatury wrzenia związku organicznego jest zastosowanie metody kapilarnej. W tej konfiguracji pusta szklana rurka kapilarna jest odwrócona do pojemnika z czystym związkiem w fazie ciekłej. Gdy ciecz jest podgrzewana, ciśnienie pary próbki wzrasta, a pary gazowe zaczynają wchodzić do szklanej rurki kapilarnej. To wymusza powietrze uwięzione w środku i powoduje pęcherzyki wyłaniające się z dna rurki kapilarnej. W tym momencie ciecz może ostygnąć. Gdy ciśnienie pary próbki jest takie samo jak ciśnienie atmosferyczne wewnątrz szklanej rurki kapilarnej, ciecz zacznie wchodzić do rury. Temperatura roztworu w przypadku wystąpienia tego zjawiska jest temperaturą wrzenia ciekłego związku.