- Kā aprēķināt viršanas temperatūru?
- Pirmais solis
- Otrais solis
- Trešais solis
- Ceturtais solis
- Viršanas punktu piemēri
- Ūdens
- Alkohols
- Eļļas
- Zelts
- Piens
- Cukurs
- Dzelzs
- Atsauces
Viršanas punkts ir temperatūra, pie kuras tvaika spiediens šķidrumā ir vienāds ar atmosfēras spiediens telpā vai nodalījumā. Šķidrums pārvēršas tvaikos. Šajā fāzē parādās burbuļi, kas paceļas pret šķidruma virsmu un izplūst gaisā.
No otras puses, parastais vai standarta viršanas punkts ir temperatūra, kurā šķidrums vārās jūras līmenī; tas ir, vienā spiediena atmosfērā (101,325 kPa). Tikmēr IUPAC (1982) viršanas punktu definē kā temperatūru, kurā šķidrums vārās pie 100 000 kPa spiediena.
Visi šķidrumi sāks vārīties, jo to tvaika spiediens ir vienāds ar ārējo spiedienu. Avots: Ervīns Strauhmanis, izmantojot Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)
Ūdens normālais viršanas punkts ir 99,97ºC. Bet Everesta kalna virsotnē, virs 8,848 m augstumā virs jūras līmeņa un atmosfēras spiediena 34 kPa, tas ir 71 ºC. IUPAC ieteiktais viršanas punkts ir 99,61ºC pie spiediena 100,00 kPa (1 bārs).
No visa iepriekš teiktā izriet, ka viršanas temperatūras vērtību noteicošais faktors ir atmosfēras spiediens, jo tas ir spiediens, kam šķidrumam jāsasniedz vārīšanās temperatūra. Jo augstāks atmosfēras spiediens ir pakļauts šķidrumam, jo augstāks ir tā viršanas punkts. Tāpat ir tieši pretēji.
Kā aprēķināt viršanas temperatūru?
Par piemēru ņemot ūdeni, vienkāršs veids, kā aprēķināt viršanas temperatūru, ir izmantot vienu no tā koligācijas īpašībām; tas ir, tā viršanas temperatūras paaugstināšanās sakarā ar izšķīdušo vielu klātbūtni ūdens šķīdumā.
Ūdens viršanas temperatūra palielinās, pievienojot izšķīdušās vielas, sakarā ar mijiedarbību starp ūdens molekulām un izšķīdušajām molekulām.
Ūdens viršanas temperatūras paaugstināšanos nosaka ar šādu matemātisku izteiksmi:
ΔT e = K e m
ΔT e = viršanas punkta variācija
K e = viršanas konstante
Pirmais solis
NaCl molu aprēķins:
molu NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)
= 0,513 moli
Otrais solis
Šķīduma molitātes aprēķins:
300 g ūdens izšķīdina 0,513 mol NaCl. Lai iegūtu šķīduma molaritāti, NaCl molu piepilda līdz 1000 g (kg).
Šķīdušo vielu moli / kg ūdens (molitāte) = (0,513 moli / 300 g ūdens) · (1000 g ūdens / kg ūdens)
= 1,71 mol / kg ūdens
Trešais solis
NaCl pievienošanas dēļ viršanas temperatūras paaugstināšanās aprēķins:
ΔT e = mK e
ΔT e = 1,71 (mol / kg ūdens) · 0,52 ºC · (kg ūdens / mol)
= 0,889 ºC
Ceturtais solis
NaCl šķīduma viršanas temperatūras aprēķins:
T e NaCl = T e H 2 O + ΔTe
= 100 ºC + 0,899 ºC
= 100,889 ºC
Viršanas punktu piemēri
Ūdens
Ūdens normālais viršanas punkts ir 99,97ºC. Šī vērtība ir salīdzinoši augsta, ņemot vērā tās molekulu mazo izmēru. Tomēr to izskaidro ar neparastu polaritāti un spēju izveidot ūdeņraža saites ar kaimiņu vai radniecīgām molekulām.
Skābekļa atomam ir augstāka afinitāte pret elektroniem nekā ūdeņraža atomam. Tāpēc OH kovalentās saites elektroni virzās uz skābekli, atstājot to negatīvi lādētu; kamēr ūdeņraža atoms ir pozitīvi lādēts.
Tā rezultātā ūdens molekulas ir dipoli, kas var mijiedarboties ar citām ūdens molekulām, veidojot starpmolekulāru spēku, kas veicina viršanas punkta palielināšanos. Turklāt ūdens izmanto skābekļa atomu, veidojot ūdeņraža saites ar citām ūdens molekulām (H 2 O-HOH).
Alkohols
Alkoholu struktūrā ir OH grupas. Šīs grupas ir polāras, kas rada dipola-dipola mijiedarbību starp līdzīgām molekulām. Alkoholi var veidot arī ūdeņraža saites. Šīs divas mijiedarbības ir galvenais ieguldījums starpmolekulārajos spēkos.
Šie spēki izskaidro, kāpēc spirtu viršanas temperatūra ir augstāka par attiecīgajiem ogļūdeņražiem. Galvenie faktori, kas nosaka viršanas temperatūru spirtos, ir molekulmasa un tās struktūra.
Viršanas temperatūra palielinās, palielinoties oglekļa atomu skaitam, un samazinās ar zarošanos. Piemēram: etanola viršanas temperatūra ir 78,37 ºC, bet metanola viršanas temperatūra ir 66 ºC, un izopropilspirta viršanas temperatūra ir 80,3 ºC.
Eļļas
Eļļas sadalās, karsējot, pirms sasniedz viršanas vai viršanas temperatūru, tāpēc to viršanas temperatūras aprēķini ir maz un neprecīzi. Paredzētais sojas pupu eļļas viršanas punkts ir 300ºC.
Viršanas punktu vietā tiek ziņots par tā dūmu vai degšanas punktiem. To panāk, sildot eļļu līdz noteiktai temperatūrai, kurā parādās zilgani dūmi, kas norāda uz eļļas sadalīšanās sākumu.
Šie ir dažu eļļu dūmu punkta piemēri: mandeļu eļļa 221ºC; rapšu eļļa 220 ° C; kokosriekstu eļļa 232 ° C; un olīveļļa (neapstrādāta) 210 ºC.
Zelts
Zelts ir dārgmetāls ar blīvumu 19,32 g / cm 3 . Tam ir augsta viršanas temperatūra, pateicoties metāliskās saites klātbūtnei. Tomēr ir atšķirības starp vērtībām, kas uzrādītas tā viršanas temperatūrai, kas, iespējams, atspoguļo atšķirības pētījumā pakļauto zelta paraugu tīrības pakāpē.
Piens
Piens ir ūdens šķīdums, kas satur dažāda rakstura un sastāva šķīdinātājus; sāļi, cukuri, olbaltumvielas, lipīdi, aminoskābes utt. Piena viršanas temperatūra ir nedaudz augstāka nekā ūdenim, sakarā ar šo savienojumu līdzību ar ūdeni, kas apgrūtina tā iztvaikošanu.
Cukurs
Glikozes kušanas temperatūra ir 146ºC, kas sakrīt ar glikozes sadalīšanās punktu. Tāpēc jūs nevarat iegūt tā viršanas temperatūru. Tāda pati situācija ir ar saharozi, galda cukuru, kura kušanas temperatūra ir 186 ° C un sadalīšanās temperatūra ir 186 ° C.
Kušanas temperatūra ir temperatūra, kurā elements vai ķīmisks savienojums nonāk cietā stāvoklī šķidrā stāvoklī. Tāpēc, kad cukurs sadalās, tā viršanas punkta noteikšanai nav stabila šķidruma.
Dzelzs
Dzelzs viršanas temperatūra ir 2 861 ºC. Šī augstā vērtība ir izskaidrojama ar lielo enerģijas daudzumu, kas vajadzīgs, lai pārvarētu pievilcīgo spēku starp metāla atomiem. Turklāt metāla pārseguma struktūras dēļ jāpārvar neskaitāmi elektrostatiskie spēki.
Atsauces
- Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
- Wikipedia. (2020). Vārīšanās punkts. Atgūts no: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2020. gada 11. februāris). Vārīšanās punkta definīcija ķīmijā. Atgūts no: domaco.com
- Cedrón J .; Landa V. & Robles J. (2011). Starpmolekulārie spēki. Vispārīgā ķīmija. Atgūts no: corinto.pucp.edu.pe
- Samuels Belčers. (sf). Zelts. Atgūts no: ķīmija.pomona.edu
- Dons Ūlins. (2010. gada 17. decembris). Kāda ir konfekšu vārīšanās temperatūra? Atgūts no: indianapublicmedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2020. gada 11. februāris). Kāda ir piena vārīšanās temperatūra? Atgūts no: domaco.com