- Qual é o ponto de ebulição?
- Como o ponto de ebulição é calculado?
- Exemplos de ponto de ebulição
- Ponto de fusão
- Ponto de congelamento
- Ponto de fusão e ponto de ebulição da água
Explicamos o que é o ponto de ebulição e como ele é calculado. Exemplos de ponto de ebulição. Ponto de fusão e congelamento.
Qual é o ponto de ebulição?
O ponto de ebulição é o temperatura para o qual o Pressão vapor de líquido (pressão exercida pela fase gasosa na fase líquida em um sistema fechado a uma determinada temperatura) é igual à pressão ao redor do líquido. Quando isso acontece, o líquido se transforma em gás.
O ponto de ebulição é uma propriedade que depende fortemente da pressão ambiente. Um líquido submetido a uma pressão muito alta terá um ponto de ebulição maior do que se o sujeitássemos a pressões mais baixas, ou seja, demorará mais para vaporizar quando for submetido a altas pressões. Devido a essas variações do ponto de ebulição, o IUPAC definiu o ponto de ebulição padrão: é a temperatura na qual um líquido se transforma em vapor a uma pressão de 1 bar.
Um ponto importante é que o ponto de ebulição de uma substância não pode ser aumentado indefinidamente. Quando aumentamos a temperatura de um líquido para passar de seu ponto de ebulição e ainda assim continuamos a aumentá-lo, alcançamos uma temperatura chamada "temperatura crítica". A temperatura crítica é aquela acima da qual o gás não pode ser transformado em líquido pelo aumento da pressão, ou seja, não pode ser liquefeito. A esta temperatura, não há fase líquida ou fase de vapor definida.
O ponto de ebulição é diferente para cada substância. Esta propriedade depende da massa molecular do substância e o tipo de forças intermoleculares que apresenta (ligação de hidrogênio, dipolo permanente, dipolo induzido), que por sua vez depende se a substância é covalente polar ou covalente apolar (apolar).
Quando a temperatura de uma substância está abaixo de seu ponto de ebulição, apenas parte de seu moléculas localizado em sua superfície terá Energia o suficiente para quebrar a tensão superficial do líquido e escapar para a fase de vapor. Por outro lado, quando o calor é fornecido ao sistema, há um aumento no entropia do sistema (tendência à desordem das partículas do sistema).
Como o ponto de ebulição é calculado?
Usando a equação de Clausius-Clapeyron, as transições de fase de um sistema composto por um único componente podem ser caracterizadas. Esta equação pode ser usada para calcular o ponto de ebulição de substâncias e é aplicada da seguinte forma:
Onde:
P1 é a pressão igual a 1 bar, ou em atmosferas (0,986923 atm)
T1 é a temperatura de ebulição (ponto de ebulição) do componente, medida à pressão de 1 bar (P1) e expressa em graus Kelvin (K).
P2 é a pressão de vapor do componente expressa em bar ou atm.
T2 é a temperatura do componente (expressa em graus Kelvin) na qual a pressão de vapor P2 é medida.
𝚫H é a mudança de entalpia de vaporização média sobre a faixa de temperatura que está sendo calculada. É expresso em J / mol ou unidades equivalentes de energia.
R é a constante de gás equivalente a 8,314 J / Kmol
ln é o logaritmo natural
A temperatura de ebulição (ponto de ebulição) T1 é apagada
Exemplos de ponto de ebulição
Alguns pontos de ebulição conhecidos e registrados sob condições normais de pressão (1 atm) são os seguintes:
- Água: 100 ºC
- Hélio: -268,9 ºC
- Hidrogênio: -252,8 ºC
- Cálcio: 1484 ºC
- Berílio: 2471 ºC
- Silício: 3265 ºC
- Carbono na forma de grafite: 4827 ºC
- Boro: 3927 ºC
- Molibdênio: 4639 ºC
- Ósmio: 5012 ºC
- Tungstênio: 5930 ºC
Ponto de fusão
O ponto de fusão é a temperatura na qual uma substância muda do estado sólido para o líquido.
A temperatura na qual um sólido se transforma em líquido é chamada de ponto de fusão e, durante a transição da fase sólido-líquido, a temperatura é mantida constante. Neste caso, o calor é fornecido ao sistema até que sua temperatura aumente o suficiente para que o sistema movimento seu partículas na estrutura sólida é maior, o que faz com que se separem e fluam para a fase líquida.
O ponto de fusão também depende da pressão e geralmente é igual ao ponto de congelamento da matéria (no qual um líquido se torna sólido quando resfriado o suficiente) para a maioria substâncias.
Ponto de congelamento
O ponto de congelamento é o oposto do ponto de fusão, ou seja, a temperatura na qual um líquido se contrai, suas partículas perdem movimento e adquirem um estrutura mais rígido, resistente à deformação e memória de forma (exclusivo para as substâncias em Estado sólido) Ou seja, é a temperatura na qual o líquido se transforma em sólido. A fusão exige o fornecimento energia calórica ao sistema, enquanto o congelamento requer a remoção da energia térmica (resfriamento).
Por outro lado, o ponto de congelamento também depende da pressão. Um exemplo é o que acontece quando a água é resfriada a uma temperatura de 0ºC a 1 atm, quando congela e vira gelo. Se for resfriado a uma pressão muito diferente de 1 atm, o resultado pode ser muito diferente, por exemplo, se a pressão for muito mais alta, pode demorar para congelar, pois seu ponto de congelamento diminui.
Ponto de fusão e ponto de ebulição da água
A água é frequentemente usada como padrão ao medir os pontos de fusão e ebulição de substâncias. Em termos gerais, à pressão normal, o seu ponto de ebulição é 100ºC e o seu ponto de fusão é 0ºC (no caso do gelo). Isso pode variar muito nos casos em que o Água nele estão dissolvidas outras substâncias, líquidas ou sólidas, como a água do mar, ricas em sais, que modificam suas propriedades físicas e químicas.
O impacto da pressão também é muito perceptível. Sabe-se que a 1 atm o ponto de ebulição da água é de 100 ºC, mas levando-o para 0,06 atm ficaríamos surpresos ao notar que a ebulição ocorre a 0 ºC (ao invés de congelamento).