Punti di ebollizione

Determinazione del punto di ebollizione

Simile al punto di fusione, il punto di ebollizione è una proprietà fisica. Se il campione è un composto puro, il punto di ebollizione può essere utilizzato per determinare l'identità del composto. In definitiva, determinare sperimentalmente l'esatto punto di ebollizione è una sfida. Come i punti di fusione, i punti di ebollizione sperimentali sono indicati come intervallo e variano di alcuni gradi rispetto al valore effettivo della letteratura.

Pressione di vapore

Per capire perché un solvente bolle, che è caratterizzato dal familiare gorgogliamento della soluzione, è importante comprendere la dinamica tra la fase liquida e quella gassosa. Considera un composto liquido puro in un contenitore sigillato. Alcune delle molecole sulla superficie del liquido avranno energia sufficiente per superare le forze intermolecolari ed entrare nella fase gassosa. Tuttavia, le molecole in fase gassosa possono anche perdere energia e condensarsi nuovamente in un liquido. Pertanto, ci sono due processi concorrenti in questo sistema: evaporazione e condensazione.

Quando la velocità di evaporazione è uguale alla velocità di condensazione, il sistema ha raggiunto uno stato di equilibrio. Ciò significa che per ogni molecola che entra nella fase gassosa, un'altra si condensa nella fase liquida e non c'è guadagno o perdita netta della quantità di liquido o gas nel contenitore. Una volta stabilito l'equilibrio, la pressione esercitata dal vapore sopra il liquido è chiamata pressione di vapore. La tendenza di un liquido a vaporizzare è chiamata volatilità. Un liquido più volatile ha una pressione di vapore più elevata, mentre un liquido meno volatile ha una pressione di vapore inferiore.

La pressione del vapore varia in base alla temperatura. Se si aumenta la temperatura della soluzione, più molecole hanno abbastanza energia per sfuggire alla fase liquida, e quindi la pressione del vapore aumenta. Alla fine, se viene applicato abbastanza calore, le molecole che non si trovano all'interfaccia tra il liquido e il gas passeranno alla fase gassosa e formeranno le bolle familiari che associamo all'ebollizione.

Il punto di ebollizione di un liquido viene raggiunto quando la pressione totale di vapore del liquido è equivalente alla pressione atmosferica. La temperatura alla quale ciò si verifica è chiamata punto di ebollizione. Ad altitudini più elevate, e quindi a una pressione atmosferica più bassa, un liquido bolle a una temperatura più bassa, poiché è necessario meno calore per aumentare la pressione del vapore alla pressione atmosferica. Inoltre, anche la volatilità, o la capacità di un solvente di vaporizzare, influisce sulla pressione del vapore. I solventi con elevata volatilità hanno una pressione di vapore più elevata rispetto ai solventi con una volatilità inferiore.

Fattori che influiscono sul punto di ebollizione

La somiglianza tra i punti di fusione e i punti di ebollizione significa che gli stessi fattori che influiscono sul punto di fusione di un composto influenzeranno anche il punto di ebollizione. Pertanto, la forza e i tipi di forze intermolecolari che si trovano all'interno del composto liquido influenzeranno il punto di ebollizione. Ricordiamo che ci sono tre tipi di forze molecolari: legame idrogeno, interazioni dipolo-dipolo e forze di dispersione di Londra. Ognuno di questi ha diversi punti di forza di attrazione e richiede diverse quantità di energia per essere superato. I composti che possono legarsi all'idrogeno avranno punti di ebollizione più elevati rispetto ai composti che possono interagire solo attraverso le forze di dispersione di Londra. Un'ulteriore considerazione per i punti di ebollizione riguarda la tensione di vapore e la volatilità del composto. In genere, più un composto è volatile, più basso è il suo punto di ebollizione.

Il metodo capillare per determinare il punto di ebollizione

Un metodo semplice per determinare il punto di ebollizione di un composto organico consiste nell'utilizzare il metodo capillare. In questa configurazione, un tubo capillare di vetro vuoto viene capovolto in un contenitore del composto puro in fase liquida. Quando il liquido viene riscaldato, la pressione del vapore del campione aumenta e il vapore gassoso inizia a entrare nel tubo capillare di vetro. Questo spinge fuori l'aria intrappolata all'interno e provoca bolle che fuoriescono dal fondo del tubo capillare. A questo punto, il liquido viene lasciato raffreddare. Una volta che la pressione di vapore del campione è uguale alla pressione atmosferica all'interno del tubo capillare di vetro, il liquido inizierà a entrare nel tubo. La temperatura della soluzione quando si verifica questo fenomeno è il punto di ebollizione del composto liquido.