determinarea punctului de fierbere
Similar cu punctul de topire, punctul de fierbere este o proprietate fizică. Dacă eșantionul este un compus pur, atunci punctul de fierbere poate fi utilizat pentru a determina identitatea compusului. În cele din urmă, determinarea experimentală a punctului exact de fierbere este o provocare. La fel ca punctele de topire, punctele de fierbere experimentale sunt date ca un interval și variază cu câteva grade față de valoarea reală a literaturii.
presiunea vaporilor
pentru a înțelege de ce fierbe un solvent, care se caracterizează prin barbotarea familiară a soluției, este important să înțelegem dinamica dintre fazele lichide și gazoase. Luați în considerare un compus lichid pur într-un recipient sigilat. Unele dintre moleculele de la suprafața lichidului vor avea suficientă energie pentru a depăși forțele intermoleculare și pentru a intra în faza gazoasă. Cu toate acestea, moleculele din faza gazoasă pot, de asemenea, să piardă energie și să se condenseze înapoi într-un lichid. Prin urmare, există două procese concurente în acest sistem: evaporarea și condensarea.
când rata de evaporare este egală cu rata de condensare, sistemul a atins o stare de echilibru. Aceasta înseamnă că pentru fiecare moleculă care intră în faza gazoasă, alta se condensează în faza lichidă și nu există câștig sau pierdere netă a cantității de lichid sau gaz din recipient. Odată ce echilibrul a fost stabilit, presiunea exercitată de vapori deasupra lichidului se numește presiunea vaporilor. Tendința ca un lichid să se vaporizeze se numește volatilitatea acestuia. Un lichid mai volatil are o presiune de vapori mai mare, în timp ce un lichid mai puțin volatil are o presiune de vapori mai mică.
presiunea vaporilor variază în funcție de temperatură. Dacă creșteți temperatura soluției, mai multe molecule au suficientă energie pentru a scăpa de faza lichidă și astfel crește presiunea vaporilor. În cele din urmă, dacă se aplică suficientă căldură, moleculele care nu se află la interfața dintre lichid și gaz vor trece în faza gazoasă și vor forma bulele familiare pe care le asociem cu fierberea.
punctul de fierbere al unui lichid este atins atunci când presiunea totală de vapori a lichidului este echivalentă cu presiunea atmosferică. Temperatura la care se produce acest lucru se numește punctul de fierbere. La altitudini mai mari și, astfel, la o presiune atmosferică mai mică, un lichid va fierbe la o temperatură mai scăzută, deoarece este necesară mai puțină căldură pentru a crește presiunea vaporilor la presiunea atmosferică. În plus, volatilitatea sau capacitatea unui solvent de a se vaporiza afectează, de asemenea, presiunea vaporilor. Solvenții cu volatilitate ridicată au o presiune de vapori mai mare decât solvenții cu volatilitate mai mică.
factorii care influențează punctul de fierbere
similitudinea dintre punctele de topire și punctele de fierbere înseamnă că aceiași factori care influențează punctul de topire al unui compus vor afecta și punctul de fierbere. Prin urmare, rezistența și tipurile de forțe intermoleculare care se găsesc în compusul lichid vor afecta punctul de fierbere. Reamintim că există trei tipuri de forțe moleculare: legarea hidrogenului, interacțiunile dipol-dipol și forțele de dispersie londoneze. Fiecare dintre acestea are puncte forte de atracție diferite și necesită cantități diferite de energie pentru a depăși. Compușii care se pot lega de hidrogen vor avea puncte de fierbere mai mari decât compușii care pot interacționa doar prin forțele de dispersie din Londra. O considerație suplimentară pentru punctele de fierbere implică presiunea vaporilor și volatilitatea compusului. De obicei, cu cât este mai volatil un compus, cu atât este mai mic punctul de fierbere.
metoda capilară pentru determinarea punctului de fierbere
o metodă simplă pentru determinarea punctului de fierbere al unui compus organic este utilizarea metodei capilare. În această configurație, un tub capilar de sticlă gol este inversat într-un recipient al compusului pur în faza lichidă. Pe măsură ce lichidul este încălzit, presiunea de vapori a probei crește și vaporii gazoși încep să intre în tubul capilar de sticlă. Acest lucru forțează aerul prins în interior și are ca rezultat bule care ies din fundul tubului capilar. În acest moment, lichidul este lăsat să se răcească. Odată ce presiunea de vapori a probei este aceeași cu presiunea atmosferică din interiorul tubului capilar de sticlă, lichidul va începe să intre în tub. Temperatura soluției atunci când apare acest fenomen este punctul de fierbere al compusului lichid.