Ponto de ebulição: conceito, cálculo e exemplos

Ponto de ebulição: conceito, cálculo e exemplos

O ponto de ebulição é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido é igual à pressão atmosférica existente no local ou compartimento. O líquido se transforma em vapor. Durante esta fase, aparecem bolhas que sobem para a superfície do líquido e escapam para o ar.

Por outro lado, o ponto de ebulição normal ou padrão é a temperatura na qual um líquido ferve ao nível do mar; isto é, em uma atmosfera de pressão (101.325 kPa). Enquanto isso, o IUPAC (1982) define o ponto de ebulição como a temperatura na qual um líquido ferve a uma pressão de 100.000 kPa.

O ponto de ebulição normal da água é 99,97 ºC. Mas, no pico do Monte Everest, a uma altura acima do nível do mar de 8.848 me uma pressão atmosférica de 34 kPa, é de 71 ºC. O ponto de ebulição padrão recomendado pelo IUPAC é 99,61 º C a uma pressão de 100,00 kPa (1 bar).

Pelo exposto, segue-se que a pressão atmosférica é um fator determinante no valor do ponto de ebulição, pois é a pressão que um líquido deve atingir para ferver. Quanto maior a pressão atmosférica à qual um líquido é exposto, maior seu ponto de ebulição. O oposto também é verdadeiro.

Como calcular o ponto de ebulição?

Tomando a água como exemplo, uma maneira simples de calcular o valor do ponto de ebulição é usar uma de suas propriedades coligativas; isto é, o aumento do seu ponto de ebulição pela presença de solutos na solução aquosa.

O ponto de ebulição da água aumenta com a adição de solutos devido à interação entre moléculas de água e moléculas de soluto.

O aumento do ponto de ebulição da água é dado pela seguinte expressão matemática:

ΔT e = K e · m

ΔT e = variação do ponto de ebulição

K e = constante de ebulição

m = molalidade da solução

Aumento do ponto de ebulição

O próprio ponto de ebulição não pode ser calculado, mas determinado. No entanto, a equação acima permite calcular o aumento desse valor. O exercício a seguir esclarece isso:

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– Exercício

Calcule a variação no ponto de ebulição da água adicionando 30 g de cloreto de sódio (NaCl) a 250 g de água, sabendo que a constante de ebulição (Ke) tem um valor de 0,52 ºC · Kg / mol. Peso molecular de NaCl = 58,5 g / mol.

Se o ponto de ebulição da água for 100 ºC: Qual será o valor do ponto de ebulição da solução de NaCl?

Primeiro passo

Cálculo de moles de NaCl:

moles de NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 moles

Segundo passo

Cálculo da molalidade da solução:

0,513 moles de NaCl são dissolvidos em 300 g de água. Para obter a molalidade da solução, as moles de NaCl são levadas a 1.000 g (kg).

Moles de solutos / kg de água (molalidade) = (0,513 moles / 300 g de água) · (1000 g de água / kg de água)

= 1,71 moles / kg de água

Terceiro passo

Cálculo do aumento do ponto de ebulição devido à adição de NaCl:

ΔT e = m · K e

ΔT e = 1,71 (mol / kg de água) · 0,52 ºC · (kg de água / mol)

= 0,889 ºC

Quarto passo

Cálculo do ponto de ebulição da solução de NaCl:

T e NaCl = T e H 2 O + ΔTe

= 100 ºC + 0,889 ºC

= 100.889 ºC

Exemplos de pontos de ebulição

Água

O ponto de ebulição normal da água é 99,97 ºC. Este valor é relativamente alto, dado o pequeno tamanho de sua molécula. No entanto, é explicado por sua polaridade incomum e sua capacidade de estabelecer ligações de hidrogênio com moléculas vizinhas ou relacionadas.

O átomo de oxigênio tem uma afinidade maior pelos elétrons que o átomo de hidrogênio. Portanto, os elétrons da ligação covalente OH se movem em direção ao oxigênio, deixando-o carregado negativamente; enquanto o átomo de hidrogênio, carregado positivamente.

Como conseqüência, as moléculas de água são dipolos que podem interagir com outras moléculas de água, constituindo uma força intermolecular que contribui para o aumento do ponto de ebulição. Além disso, a água utiliza o átomo de oxigénio para formar pontes de hidrogénio com outras moléculas de água (H 2 O – HOH).

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Álcool

Os álcoois têm grupos OH em sua estrutura. Esses grupos são polares, o que gera a interação dipolo-dipolo entre moléculas semelhantes. Os álcoois também podem formar ligações de hidrogênio. Essas duas interações representam as principais contribuições para as forças intermoleculares.

Essas forças explicam por que os pontos de ebulição dos álcoois são maiores que os hidrocarbonetos correspondentes. Os principais fatores que determinam os pontos de ebulição nos álcoois são a massa molecular e sua estrutura.

O ponto de ebulição aumenta com o aumento do número de átomos de carbono e diminui com a ramificação. Por exemplo: o etanol tem um ponto de ebulição de 78,37 ºC, mas o metanol é de 66 ºC e o álcool isopropílico é de 80,3 ºC.

Óleos

Os óleos se decompõem por aquecimento antes de atingir o ponto de ebulição ou a ebulição; portanto, as estimativas de seus pontos de ebulição são esparsas e imprecisas. O ponto de ebulição estimado para o óleo de soja é de 300 ºC.

Em vez de pontos de ebulição, são relatados seus pontos de fumaça ou combustão. Isso é alcançado aquecendo um óleo a uma certa temperatura, na qual aparece uma fumaça de cor azulada, indicativa do início da decomposição do óleo.

A seguir, são apresentados exemplos do ponto de fumaça de alguns óleos: óleo de amêndoa 221 ºC; óleo de canola 220 ºC; óleo de coco 232 ºC; e azeite (virgem) 210 ºC.

Ouro

O ouro é um metal precioso com uma densidade de 19,32 g / cm 3 . Possui alto ponto de ebulição, devido à presença da ligação metálica. No entanto, existem discrepâncias entre os valores relatados para seu ponto de ebulição, o que talvez reflita diferenças no grau de pureza das amostras de ouro submetidas ao estudo.

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Leite

O leite é uma solução aquosa que apresenta solutos de natureza e composição diferentes; sais, açúcares, proteínas, lipídios, aminoácidos, etc. O ponto de ebulição do leite é um pouco maior que o da água, devido à similaridade desses compostos com a água, dificultando a evaporação.

Açúcar

A glicose tem um ponto de fusão de 146 ºC, que coincide com o ponto de decomposição da glicose. Portanto, seu ponto de ebulição não pode ser obtido. A mesma situação ocorre com a sacarose, o açúcar de mesa, com um ponto de fusão de 186 ºC e um ponto de decomposição de 186 ºC.

O ponto de fusão é a temperatura na qual um elemento ou composto químico passa do estado sólido para o estado líquido. Portanto, quando o açúcar se decompõe, não há líquido estável para determinar seu ponto de ebulição.

Ferro

O ponto de ebulição do ferro é 2.861 ºC. Esse alto valor é explicado pela grande quantidade de energia necessária para superar a força atrativa entre átomos de metal. Além disso, inúmeras forças eletrostáticas devem ser superadas devido à estrutura do metal em forma de rede.

Referências

  1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chemistry . (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
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  5. Samuel Belcher. (sf). Ouro. Recuperado de: chemistry.pomona.edu
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