FORRÁSPONT: KONCEPCIÓ, SZÁMÍTÁS ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2024

A forráspont az a hőmérséklet, amelyen a folyadék gőznyomása megegyezik a szoba vagy rekesz légköri nyomásával. A folyadék gőzzé válik. Ebben a fázisban olyan buborékok jelennek meg, amelyek a folyadék felülete felé emelkednek és a levegőbe távoznak.

Másrészről, a normál vagy a standard forráspont az a hőmérséklet, amelyen egy folyadék forr a tenger szintjén; vagyis egy nyomás atmoszférában (101,325 kPa). Eközben az IUPAC (1982) a forráspontot úgy határozza meg, mint egy hőmérsékletet, amelyen egy folyadék 100 000 kPa nyomáson forr.

Az összes folyadék forrni kezd, mivel gőznyomásuk megegyezik a külső nyomással. Forrás: Ervins Strauhmanis a Flickr-en keresztül (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

A víz normál forráspontja 99,97ºC. De az Everest-hegy csúcsán, 8 848 m tengerszint feletti magasságban és 34 kPa légköri nyomáson, 71 ºC. Az IUPAC ajánlott standard forráspontja 99,61ºC, 100,00 kPa (1 bar) nyomáson.

A fentiekből következik, hogy a forráspont értékét meghatározó tényező a légköri nyomás, mivel az a nyomás, amelynek egy folyadéknak meg kell forrnia. Minél nagyobb a légköri nyomás egy folyadéknak, annál magasabb a forráspontja. Az ellenkezője is igaz.

Hogyan lehet kiszámítani a forráspontot?

Például a vizet a forráspont értékének kiszámításához egyszerű módszer az egyik kollugációs tulajdonságának használata; vagyis a forráspontjának növekedése az oldott anyagok jelenléte miatt a vizes oldatban.

A víz forráspontja az oldott anyagok hozzáadásával növekszik, a vízmolekulák és az oldott molekulák kölcsönhatása miatt.

A víz forráspontjának növekedését a következő matematikai kifejezés adja:

ΔT _e = K _e m

ΔT _e = forráspontváltozás

K _e = forrásállandó

Első lépés

A NaCl mól kiszámítása:

mól NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 mol

Második lépés

Az oldat molaritásának kiszámítása:

0,513 mol NaCl-ot feloldunk 300 g vízben. Az oldat molaritásának elérése érdekében a nátrium-klorid mólokat 1000 g-ra (kg) tesszük.

Oldott anyag mol / víz víz (molitás) = (0,513 mol / 300 g víz) · (1000 g víz / kg víz)

= 1,71 mol / kg víz

Harmadik lépés

A forráspont növekedésének kiszámítása NaCl hozzáadásával:

ΔT _e = mK _e

ΔT _e = 1,71 (mol / kg víz) · 0,52 ºC · (kg víz / mol)

= 0,889 ° C

Negyedik lépés

A NaCl-oldat forráspontjának kiszámítása:

T _e NaCl = T _e H ₂ O + ΔTe

= 100 ºC + 0,899 ºC

= 100,889 ° C

Példák a forráspontokra

Víz

A víz normál forráspontja 99,97ºC. Ez az érték viszonylag magas, figyelembe véve a molekula kis méretét. Ez azonban a szokatlan polaritással és azzal a képességgel magyarázható, hogy hidrogénkötéseket tud létrehozni a szomszédos vagy rokon molekulákkal.

Az oxigénatom nagyobb affinitással rendelkezik az elektronokhoz, mint a hidrogén atom. Ezért az OH kovalens kötésének elektronjai az oxigén felé mozognak, negatív töltést hagyva; míg a hidrogénatom pozitív töltésű.

Ennek eredményeként a vízmolekulák olyan dipolok, amelyek kölcsönhatásba léphetnek más vízmolekulákkal, és intermolekuláris erőt képeznek, amely hozzájárul a forráspont növekedéséhez. Ezenkívül a víz az oxigénatomot felhasználva hidrogénkötéseket képez más vízmolekulákkal (H ₂ O-HOH).

Alkohol

Az alkoholok szerkezetében OH csoportok vannak. Ezek a csoportok polárosak, ami a dipol-dipol kölcsönhatást generálja a hasonló molekulák között. Az alkoholok hidrogénkötéseket is képezhetnek. Ez a két kölcsönhatás jelenti a fő hozzájárulást az intermolekuláris erőkhez.

Ezek az erők magyarázzák, hogy az alkoholok forráspontja miért magasabb, mint a megfelelő szénhidrogének. Az alkoholok forráspontját meghatározó fő tényezők a molekulatömeg és annak szerkezete.

A forráspont növekszik a szénatomok számának növekedésével, és csökken az elágazással. Például: az etanol forráspontja 78,37ºC, de a metanol forráspontja 66ºC, az izopropil-alkohol forráspontja 80,3ºC.

olaj

Az olajok melegítés közben bomlanak le, mielőtt elérik a forráspontot vagy a forráspontot, így forráspontjuk becslése kevés és pontatlan. A szójabab-olaj becsült forráspontja 300ºC.

Forráspont helyett füst- vagy égési pontokat jelentenek. Ezeket úgy érjük el, hogy egy olajat egy bizonyos hőmérsékleten melegítünk, amelyen kékes füst jelenik meg, ami jelzi az olaj bomlásának kezdetét.

Az alábbiakban néhány olaj füstpontjára mutatunk példákat: mandulaolaj 221ºC; repceolaj 220 ° C; kókuszdióolaj 232 ° C; és olívaolaj (szűz) 210 ºC-on.

Arany

Az arany nemesfém, sűrűsége 19,32 g / cm ³. Magas forráspontú, a fémkötés jelenléte miatt. Ugyanakkor vannak eltérések a forráspontjára jelentett értékek között, amelyek valószínűleg tükrözik a vizsgálatnak alávetett aranyminták tisztaságának különbségeit.

Tej

A tej olyan vizes oldat, amely különböző természetű és összetételű oldott anyagot tartalmaz; sók, cukrok, fehérjék, lipidek, aminosavak stb. A tej forráspontja valamivel magasabb, mint a vízé, mivel ezek a vegyületek hasonlóak a vízzel, ami nehezebbé teszi annak elpárolgását.

Cukor

A glükóz olvadáspontja 146ºC, amely egybeesik a glükóz bomláspontjával. Ezért nem érheti el a forráspontját. Ugyanez a helyzet a szacharóz, asztali cukor esetében, amelynek olvadáspontja 186ºC és bomlási pontja 186ºC.

Az olvadáspont az a hőmérséklet, amelyen egy elem vagy kémiai vegyület a szilárd állapotból a folyékony állapotba kerül. Ezért, amikor a cukor bomlik, nincs stabil folyadék a forráspontjának meghatározására.

Vas

A vas forráspontja 2861 ºC. Ezt a nagy értéket magyarázza a fématomok közötti vonzó erő leküzdéséhez szükséges nagy mennyiségű energia. Ezen túlmenően a fém hálószerű szerkezete miatt számos elektrosztatikus erőt le kell küzdeni.

Irodalom

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. Wikipedia. (2020). Forráspont. Helyreállítva: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2020. február 11.). A forráspont meghatározása a kémiában. Helyreállítva: gondolat.com
4. Cedrón J.; Landa V. és Robles J. (2011). Intermolekuláris erők. Általános kémia. Helyreállítva: corinto.pucp.edu.pe
5. Samuel Belcher. (Sf). Arany. Helyreállítva: chemistry.pomona.edu
6. Don Ulin. (2010. december 17.). Mi a forráspont a cukorka számára? Helyreállítva: indianapublicmedia.org
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2020. február 11.). Mi a tej forráspontja? Helyreállítva: gondolat.com