נוזלים מוחזקים יחד על ידי אינטראקציות חלשות בין המולקולות שלהם. כדי לעבור לשלב הגז, מולקולה חייבת לקבל מספיק אנרגיה מחום או ממקורות אחרים כדי להתגבר על אינטראקציות אלה.
בואו ניקח בחשבון מיכל סגור של נוזל טהור בטמפרטורת החדר. חלק ממולקולות הפאזה הנוזלית על פני השטח מקבלות מספיק אנרגיה כדי להתאדות, וחלק מהאדים האלה מאבדים אנרגיה ומתעבים בחזרה לנוזל. כאשר שיעורי האידוי והעיבוי זהים, הנוזל והאדים מגיעים לשיווי משקל. בשלב זה, החלל שמעל הנוזל רווי באדים, ואין שינוי נטו בכמות הנוזלים והאדים במיכל. הלחץ המופעל על ידי האדים נקרא לחץ אדים.
עכשיו, לשקול מיכל פתוח של נוזל. כאן האדים יכולים לברוח, ולשמור על האזור שמעל הנוזל מלהיות רווי. לכן, אידוי יכול להימשך עד שלא נשאר נוזל. ככל שטמפרטורת הנוזל עולה, כך עולה קצב האידוי, ולכן גם לחץ האדים. אם מוסיפים מספיק חום, מולקולות עמוקות יותר בנוזל מתחילות להתאדות, מה שאנו רואים כבועות של אדים נוצרות.
זה נקרא רתיחה, וזה מתחיל כאשר לחץ האדים של התרכובת שווה ללחץ האטמוספרי. הטמפרטורה שבה זה קורה היא נקודת הרתיחה. מכיוון שלכל חומר טהור יש סוגים שונים ועוצמות שונות של אינטראקציות בין-מולקולריות, לחומרים שונים יש נקודות רתיחה שונות.
כעת, בואו נסתכל על האופן שבו אינטראקציות בין-מולקולריות משפיעות על נקודת הרתיחה. אינטראקציות בין-מולקולריות רבות מערבות אזורים בעלי צפיפות אלקטרונים לא אחידה הנקראים דיפולים. לכל המולקולות יש תנודות קצרות בפיזור האלקטרונים שלהן, כך שאפילו למולקולות לא קוטביות יכולות להיות דיפולים באופן זמני. בתגובה, נוצרים דיפולים מנוגדים במולקולות סמוכות.
הכוחות המושכים בין דיפולים זמניים ומושרים נקראים כוחות פיזור בלונדון, והם יחסי הגומלין הדומיננטיים בין מולקולות לא קוטביות כמו פחמימנים. כוחות הפיזור בלונדון חזקים יותר בין מולקולות גדולות בעלות אלקטרונים רבים מכיוון שמולקולות אלה מחזיקות את האלקטרונים שלהן חלש, מה שמקל על מולקולות שכנות להשפיע על התפלגות האלקטרונים שלהן.
לדוגמה, לאלקן לא מסועף במשקל מולקולרי גבוה יש נקודת רתיחה גבוהה יותר מאשר לאלקן לא מסועף במשקל מולקולרי נמוך יותר. בנוסף, לאלקן לא מסועף יש נקודת רתיחה גבוהה יותר מאשר לאלקן מסועף עם משקל מולקולרי דומה בשל שטח הפנים הגבוה יותר שלו.
למולקולות בעלות קשרים קוטביים יש דיפולים קבועים, המאפשרים אינטראקציות סדירות בין דיפול לדיפול. אינטראקציות דיפול-דיפול חזקות יותר מכוחות הפיזור בלונדון, ולכן בדרך כלל נדרשת יותר אנרגיה תרמית כדי להרתיח נוזלי קוטב מאשר נוזלים לא קוטביים. לדוגמה, נקודת הרתיחה של כלורופנטאן אחד, מולקולה קוטבית, היא 108 מעלות צלזיוס. להקסאן, הדומה בשטח הפנים אך חסר דיפול, יש נקודת רתיחה נמוכה יותר.
מולקולות עם מימן הקשור באופן קוולנטי לאטום אלקטרושלילי יותר ואטום מושך אלקטרונים עם זוג אלקטרונים בודד מסוגלות להיקשר למימן. קשרי מימן חזקים יותר מאינטראקציות דיפול-דיפול ומכוחות פיזור בלונדון, ולכן נדרשת אנרגיה תרמית רבה עוד יותר כדי להתגבר עליהם. לדוגמה, פרופאן ואתנול יש משקלים מולקולריים דומים ושטחי פנים. אבל נקודת הרתיחה של פרופאן נמוכה בהרבה מזו של אתנול מכיוון שמולקולות אתנול יכולות ליצור קשרי מימן זו עם זו, בעוד פרופאן אינו יכול.
במעבדה זו, תשתמש בשיטה נימית כדי לקבוע את נקודת הרתיחה של שני ממסים אורגניים.
קביעת נקודת רתיחה
בדומה לנקודת ההתכה, נקודת הרתיחה היא תכונה פיזית. אם המדגם הוא תרכובת טהורה, אז נקודת הרתיחה יכולה לשמש כדי לקבוע את הזהות של התרכוב…
2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.