kaynama noktası

Kimya

2022

Kaynama noktasının ne olduğunu ve nasıl hesaplandığını açıklıyoruz. Kaynama noktası örnekleri. Erime ve donma noktası.

Normal basınçta (1 atm), suyun kaynama noktası 100 °C'dir.

Kaynama noktası nedir?

Kaynama noktası, hava sıcaklığı hangi Baskı yapmak buhar sıvı (belirli bir sıcaklıkta kapalı bir sistemde gaz fazının sıvı faza uyguladığı basınç) sıvıyı çevreleyen basınca eşittir. Bu olduğunda, sıvı gaza dönüşür.

Kaynama noktası, büyük ölçüde ortam basıncına bağlı olan bir özelliktir. Çok yüksek basınca maruz kalan bir sıvı, daha düşük basınçlara maruz bıraktığımızdan daha yüksek bir kaynama noktasına sahip olacaktır, yani yüksek basınçlara maruz kaldığında buharlaşması daha uzun sürecektir. Bu kaynama noktası değişimleri nedeniyle, IUPAC standart kaynama noktasını tanımladı: 1 bar basınçta bir sıvının buhara dönüştüğü sıcaklıktır.

Önemli bir nokta, bir maddenin kaynama noktasının süresiz olarak artırılamamasıdır. Bir sıvının sıcaklığını kaynama noktasını geçecek şekilde artırdığımızda ve artırmaya devam ettiğimizde "kritik sıcaklık" denilen bir sıcaklığa ulaşırız. Kritik sıcaklık, gazın basınç artırılarak sıvı hale getirilemediği yani sıvılaştırılamadığı sıcaklıktır. Bu sıcaklıkta tanımlanmış bir sıvı faz veya buhar fazı yoktur.

Her maddenin kaynama noktası farklıdır. Bu özellik, maddenin moleküler kütlesine bağlıdır. madde ve sunduğu moleküller arası kuvvetlerin türü (hidrojen bağı, kalıcı dipol, uyarılmış dipol), bu da sırasıyla maddenin polar kovalent mi yoksa polar olmayan kovalent mi (nonpolar) olmasına bağlıdır.

Bir maddenin sıcaklığı kaynama noktasının altına düştüğünde, sadece bir kısmı moleküller yüzeyinde bulunan Enerji sıvının yüzey gerilimini kırmak ve buhar fazına kaçmak için yeterlidir. Öte yandan, sisteme ısı verildiğinde, sistemde bir artış olur. entropi sistemin (sistemin parçacıklarının düzensizlik eğilimi).

Kaynama noktası nasıl hesaplanır?

Clausius-Clapeyron denklemi kullanılarak tek bileşenli bir sistemin faz geçişleri karakterize edilebilir. Bu denklem maddelerin kaynama noktasını hesaplamak için kullanılabilir ve aşağıdaki gibi uygulanır:

Neresi:

P1, 1 bar'a eşit veya atmosferlerdeki basınçtır (0.986923 atm)

T1, bileşenin 1 bar (P1) basınçta ölçülen ve Kelvin (K) cinsinden ifade edilen kaynama sıcaklığıdır (kaynama noktası).

P2, bar veya atm cinsinden ifade edilen bileşenin buhar basıncıdır.

T2, P2 buhar basıncının ölçüldüğü bileşen sıcaklığıdır (Kelvin derece olarak ifade edilir).

𝚫H entalpi değişimidir buharlaşma hesaplanan sıcaklık aralığı üzerinden ortalama. J/mol veya eşdeğer enerji birimleri ile ifade edilir.

R, 8.314 J / Kmol'e eşdeğer gaz sabitidir

ln doğal logaritmadır

Kaynama sıcaklığı (kaynama noktası) T1 temizlenir

kaynama noktası örnekleri

Normal basınç koşullarında (1 atm) bilinen ve kaydedilen bazı kaynama noktaları aşağıdaki gibidir:

  • Suçlu: 100 ºC
  • Helyum: -268.9 ºC
  • Hidrojen: -252.8 ºC
  • Kalsiyum: 1484 ºC
  • Berilyum: 2471 ºC
  • Silikon: 3265 ºC
  • Grafit formundaki karbon: 4827 ºC
  • Bor: 3927 ºC
  • Molibden: 4639 ºC
  • Osmiyum: 5012 ºC
  • Tungsten: 5930 ºC

Erime noktası

Erime noktası, bir maddenin katı halden sıvı hale geçtiği sıcaklıktır.

Katının sıvıya dönüştüğü sıcaklığa erime noktası denir ve katı-sıvı faz geçişi sırasında sıcaklık sabit tutulur. Bu durumda, sistemin sıcaklığı yeterince yükselene kadar sisteme ısı verilir. hareket onun parçacıklar katı yapıda daha büyüktür, bu da ayrılmalarına ve sıvı faza doğru akmalarına neden olur.

Erime noktası ayrıca basınca da bağlıdır ve çoğu insan için genellikle maddenin donma noktasına (bir sıvının yeterince soğutulduğunda katı hale geldiği) eşittir. maddeler.

Donma noktası

Donma noktası, erime noktasının, yani bir sıvının büzüldüğü, parçacıklarının hareketini kaybettiği ve bir sıvı kazandığı sıcaklığın tersidir. yapı daha sert, deformasyona dayanıklı ve şekil hafızalı (içindeki maddelere özgü katı hal). Yani sıvının katı hale dönüştüğü sıcaklıktır. Birleşme tedarik gerektirir kalori enerjisi sisteme, donma ise ısı enerjisinin uzaklaştırılmasını (soğutma) gerektirir.

Öte yandan, donma noktası da basınca bağlıdır. Bir örnek, su 0ºC ila 1 atm sıcaklığa soğutulduğunda, donduğunda ve buza dönüştüğünde ne olur. 1 atm'den çok farklı bir basınca soğutulursa sonuç çok farklı olabilir, örneğin basınç çok daha yüksekse donma noktası düştüğü için donması zaman alabilir.

Suyun erime noktası ve kaynama noktası

Maddelerin erime ve kaynama noktaları ölçülürken genellikle standart olarak su kullanılır. Genel olarak, normal basınçta kaynama noktası 100ºC ve erime noktası 0ºC'dir (buz durumunda). olduğu durumlarda bu büyük ölçüde değişebilir. Suçlu fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştiren, tuzlar açısından zengin, deniz suyu gibi sıvı veya katı, içinde çözünmüş diğer maddelere sahiptir.

Basıncın etkisi de çok belirgindir. 1 atm'de suyun kaynama noktasının 100 ºC olduğu bilinmektedir, ancak 0,06 atm'ye alındığında kaynamanın 0 ºC'de (donma yerine) gerçekleştiğini fark edersek şaşırırdık.

!-- GDPR -->