BOD VARU: KONCEPCIA, VÝPOČET A PRÍKLADY - CHÉMIA

Bod varu je teplota, pri ktorej sa tlak pary kvapaliny rovná atmosférickému tlaku v miestnosti alebo komore. Kvapalina sa zmení na paru. Počas tejto fázy sa objavia bubliny, ktoré stúpajú smerom k povrchu kvapaliny a unikajú do vzduchu.

Na druhej strane normálny alebo štandardný bod varu je teplota, pri ktorej kvapalina vrie na hladine mora; to znamená, v jednej atmosfére tlaku (101,325 kPa). Medzitým IUPAC (1982) definuje bod varu ako teplotu, pri ktorej kvapalina vrie pri tlaku 100 000 kPa.

Všetky kvapaliny začnú vrieť, pretože ich tlak pár sa rovná vonkajšiemu tlaku. Zdroj: Ervins Strauhmanis cez Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

Normálna teplota varu vody je 99,97 ° C. Ale na vrchole Mount Everest, vo výške nad hladinou mora 8,848 ma atmosférickým tlakom 34 kPa je to 71 ° C. IUPAC odporúčaná štandardná teplota varu je 99,61 ° C pri tlaku 100,00 kPa (1 bar).

Z vyššie uvedeného vyplýva, že atmosferický tlak je určujúcim faktorom hodnoty bodu varu, pretože je to tlak, ktorý musí kvapalina dosiahnuť do varu. Čím vyšší je atmosférický tlak, ktorému je kvapalina vystavená, tým vyšší je jej bod varu. Opak je tiež pravdou.

Ako vypočítať teplotu varu?

Ak vezmeme vodu ako príklad, jednoduchý spôsob, ako vypočítať hodnotu bodu varu, je pomocou jednej z jej koligatívnych vlastností; to znamená zvýšenie teploty varu v dôsledku prítomnosti rozpustených látok vo vodnom roztoku.

Bod varu vody sa zvyšuje s pridaním rozpustených látok v dôsledku interakcie medzi molekulami vody a molekulami rozpustených látok.

Zvýšenie teploty varu vody je dané týmto matematickým vyjadrením:

AT _e = K _e m

ΔT _e = zmena bodu varu

K _e = bod varu

Prvý krok

Výpočet mólov NaCl:

móly NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 mol

Druhý krok

Výpočet molárnosti roztoku:

0,513 mol NaCl sa rozpustí v 300 g vody. Aby sa získala molárnosť roztoku, moly NaCl sa upravili na 1 000 g (kg).

Móly rozpustených látok / kg vody (molality) = (0,513 mólov / 300 g vody) · (1 000 g vody / kg vody)

= 1,71 mol / kg vody

Tretí krok

Výpočet zvýšenia bodu varu v dôsledku pridania NaCl:

ΔT _e = mK _e

ΔT _e = 1,71 (mol / kg vody) · 0,52 ° C · (kg vody / mol)

= 0,889 ° C

Štvrtý krok

Výpočet teploty varu roztoku NaCl:

T _e NaCl = T _e H ₂ O + ΔTe

= 100 ° C + 0,899 ° C

= 100,889 ° C

Príklady teplôt varu

voda

Normálna teplota varu vody je 99,97 ° C. Táto hodnota je vzhľadom na malú veľkosť molekuly relatívne vysoká. Vysvetľuje sa to však nezvyčajnou polaritou a schopnosťou vytvoriť vodíkové väzby so susednými alebo príbuznými molekulami.

Atóm kyslíka má vyššiu afinitu pre elektróny ako atóm vodíka. Preto sa elektróny OH kovalentnej väzby pohybujú smerom k kyslíku a nechávajú ho záporne nabité; zatiaľ čo atóm vodíka je kladne nabitý.

V dôsledku toho sú molekuly vody dipóly, ktoré môžu interagovať s inými molekulami vody, čo predstavuje intermolekulárnu silu, ktorá prispieva k zvýšeniu bodu varu. Navyše, voda používa atóm kyslíka tvorí vodíkové väzby s inými molekulami vody (H ₂ O-HOH).

alkohol

Alkoholy majú vo svojej štruktúre OH skupiny. Tieto skupiny sú polárne, čo vytvára dipól-dipólovú interakciu medzi podobnými molekulami. Alkoholy môžu tiež tvoriť vodíkové väzby. Tieto dve interakcie predstavujú hlavné príspevky k medzimolekulárnym silám.

Tieto sily vysvetľujú, prečo sú body varu alkoholov vyššie ako zodpovedajúce uhľovodíky. Hlavnými faktormi, ktoré určujú teploty varu v alkoholoch, sú molekulová hmotnosť a jej štruktúra.

Bod varu sa zvyšuje s rastúcim počtom atómov uhlíka a klesá s vetvením. Napríklad: etanol má teplotu varu 78,37 ° C, ale metanol má teplotu varu 66 ° C a izopropylalkohol má teplotu varu 80,3 ° C.

oleja

Oleje sa rozložia zahriatím pred dosiahnutím bodu varu alebo bodu varu, takže odhady ich teplôt varu sú nedostatočné a nepresné. Odhadovaná teplota varu sójového oleja je 300 ° C.

Namiesto bodov varu sa zaznamenávajú jeho body dymu alebo horenia. Tieto sa dosahujú zahrievaním oleja na určitú teplotu, pri ktorej sa objaví namodralý dym, čo ukazuje na začiatok rozkladu oleja.

Nasleduje príklad teploty vzplanutia niektorých olejov: mandľový olej 221 ° C; repkový olej 220 ° C; kokosový olej 232 ° C; a olivový olej (panenský) 210 ° C.

zlato

Zlato je vzácny kov s hustotou 19,32 g / cm ³ . Má vysokú teplotu varu vďaka prítomnosti kovového spojiva. Existujú však rozdiely medzi hodnotami uvádzanými pre jeho bod varu, čo možno odráža rozdiely v stupni čistoty vzoriek zlata podrobených štúdii.

mlieko

Mlieko je vodný roztok, ktorý predstavuje rozpustené látky rôznej povahy a zloženia; soli, cukry, proteíny, lipidy, aminokyseliny atď. Bod varu mlieka je mierne vyšší ako bod varu vody, kvôli podobnosti týchto zlúčenín s vodou, čo sťažuje jeho odparovanie.

cukor

Glukóza má teplotu topenia 146 ° C, ktorá sa zhoduje s bodom rozkladu glukózy. Preto nemôžete dosiahnuť bod varu. Rovnaká situácia nastáva so sacharózou, stolovým cukrom, ktorý má teplotu topenia 186 ° C a teplotu rozkladu 186 ° C.

Teplota topenia je teplota, pri ktorej prvok alebo chemická zlúčenina prechádza z pevného stavu do kvapalného stavu. Preto, keď sa cukor rozloží, neexistuje žiadna stabilná tekutina na stanovenie jeho teploty varu.

železo

Teplota varu železa je 2 861 ° C. Táto vysoká hodnota sa vysvetľuje veľkým množstvom energie potrebnej na prekonanie príťažlivej sily medzi atómami kovu. Ďalej je potrebné prekonať početné elektrostatické sily vďaka štruktúre kovovej štruktúry.

Referencie

Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
Wikipedia. (2020). Bod varu. Obnovené z: en.wikipedia.org
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. februára 2020). Definícia bodu varu v chémii. Získané z: thinkco.com
Cedrón J.; Landa V. & Robles J. (2011). Medzimolekulové sily. Všeobecná chémia. Získané z: corinto.pucp.edu.pe
Samuel Belcher. (SF). Gold. Získané z: chemistry.pomona.edu
Don Ulin. (17. decembra 2010). Aký je bod varu pre Candy? Obnovené z: indianapublicmedia.org
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. februára 2020). Čo je bod varu mlieka? Získané z: thinkco.com

BOD VARU: KONCEPCIA, VÝPOČET A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025