نقاط الغليان

تحديد نقطة الغليان

على غرار نقطة الانصهار ، فإن نقطة الغليان هي خاصية فيزيائية. إذا كانت العينة مركبا نقيا ، فيمكن استخدام نقطة الغليان لتحديد هوية المركب. في النهاية ، يعد تحديد نقطة الغليان الدقيقة تجريبيا أمرا صعبا. مثل نقاط الانصهار ، يتم إعطاء نقاط الغليان التجريبية كنطاق وتختلف ببضع درجات عن قيمة الأدبيات الفعلية.

ضغط البخار

لفهم سبب غليان المذيب ، والذي يتميز بالفقاعات المألوفة للمحلول ، من المهم فهم الديناميكيات بين المرحلتين السائلة والغازية. ضع في اعتبارك مركبا سائلا نقيا في حاوية محكمة الغلق. سيكون لبعض الجزيئات الموجودة على سطح السائل طاقة كافية للتغلب على القوى بين الجزيئات والدخول في المرحلة الغازية. ومع ذلك ، قد تفقد الجزيئات في الطور الغازي أيضا الطاقة وتتكثف مرة أخرى في سائل. لذلك ، هناك عمليتان متنافستان في هذا النظام: التبخر والتكثيف.

عندما يكون معدل التبخر مساويا لمعدل التكثيف ، يكون النظام قد وصل إلى حالة التوازن. هذا يعني أنه لكل جزيء يدخل الطور الغازي ، يتكثف جزيء آخر في الطور السائل ، ولا يوجد ربح أو خسارة صافية لكمية السائل أو الغاز في الحاوية. بمجرد إنشاء التوازن ، يسمى الضغط الذي يمارسه البخار فوق السائل بضغط البخار. يسمى ميل السائل إلى التبخر بتقلبه. السائل الأكثر تقلبا له ضغط بخار أعلى ، بينما يكون للسائل الأقل تقلبا ضغط بخار أقل.

يختلف ضغط البخار حسب درجة الحرارة. إذا قمت بزيادة درجة حرارة المحلول ، فإن المزيد من الجزيئات لديها طاقة كافية للهروب من الطور السائل ، وبالتالي يزداد ضغط البخار. في النهاية ، إذا تم تطبيق حرارة كافية ، فإن الجزيئات غير الموجودة في الواجهة بين السائل والغاز ستنتقل إلى طور الغاز وتشكل الفقاعات المألوفة التي نربطها بالغليان.

يتم الوصول إلى درجة غليان السائل عندما يكون ضغط بخار السائل الكلي مكافئا للضغط الجوي. تسمى درجة الحرارة التي يحدث عندها هذا بنقطة الغليان. في الارتفاعات العالية ، وبالتالي الضغط الجوي المنخفض ، سوف يغلي السائل عند درجة حرارة منخفضة ، حيث تتطلب حرارة أقل لزيادة ضغط البخار إلى الضغط الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التقلب ، أو قدرة المذيب على التبخر ، يؤثر أيضا على ضغط البخار. المذيبات ذات التقلب العالي لها ضغط بخار أعلى من المذيبات ذات التقلب المنخفض.

العوامل التي تؤثر على نقطة الغليان

يعني التشابه بين نقاط الانصهار ونقاط الغليان أن نفس العوامل التي تؤثر على نقطة انصهار المركب ستؤثر أيضا على نقطة الغليان. لذلك ، فإن قوة وأنواع القوى بين الجزيئات الموجودة داخل المركب السائل ستؤثر على نقطة الغليان. تذكر أن هناك ثلاثة أنواع من القوى الجزيئية: الترابط الهيدروجيني ، والتفاعلات ثنائية القطب ثنائية القطب ، وقوى تشتت لندن. كل من هذه لها نقاط قوة جذب مختلفة وتتطلب كميات مختلفة من الطاقة للتغلب عليها. سيكون للمركبات التي يمكنها الرابطة الهيدروجينية نقاط غليان أعلى من المركبات التي لا يمكن أن تتفاعل إلا من خلال قوى تشتت لندن. يتضمن الاعتبار الإضافي لنقاط الغليان ضغط البخار وتقلب المركب. عادة ، كلما كان المركب أكثر تقلبا ، انخفضت درجة غليانه.

طريقة الشعيرات الدموية لتحديد نقطة الغليان

طريقة بسيطة لتحديد درجة غليان المركب العضوي هي استخدام طريقة الشعيرات الدموية. في هذا الإعداد ، يتم قلب أنبوب شعري زجاجي فارغ في وعاء من المركب النقي في الطور السائل. عندما يتم تسخين السائل ، يزداد ضغط بخار العينة ويبدأ البخار الغازي في دخول الأنبوب الشعري الزجاجي. هذا يجبر الهواء المحاصر في الداخل وينتج عنه فقاعات تخرج من قاع الأنبوب الشعري. في هذه المرحلة ، يسمح للسائل بالتبريد. بمجرد أن يكون ضغط بخار العينة هو نفسه الضغط الجوي داخل الأنبوب الشعري الزجاجي ، سيبدأ السائل في دخول الأنبوب. درجة حرارة المحلول عند حدوث هذه الظاهرة هي درجة غليان المركب السائل.