Punti di ebollizione

Fonte: Lara Al Hariri e Ahmed Basabrain presso l'Università del Massachusetts Amherst, MA, USA

1. Determinazione del punto di ebollizione di acetone ed etanoloExpand

   La temperatura alla quale una sostanza organica pura passa dalla fase liquida alla fase gassosa è nota come punto di ebollizione. Il punto di ebollizione di un liquido può essere determinato utilizzando il metodo capillare, in cui un capillare invertito viene posto nel liquido di interesse e il liquido viene riscaldato. All'aumentare della temperatura, l'aria nel capillare fuoriesce e viene sostituita dal vapore del liquido. La pressione del vapore nel capillare aumenta con la temperatura. Una volta superata la pressione atmosferica, il vapore fuoriesce dal capillare in un flusso di bolle. Quando il calore viene rimosso, il liquido si raffredda e la pressione del vapore nel capillare diminuisce. Quando la pressione del vapore raggiunge la pressione atmosferica, il liquido inizia a riempire il capillare. La temperatura alla quale ciò avviene è il punto di ebollizione.

   • Indossa un camice da laboratorio, occhiali di sicurezza a prova di schizzi e guanti in nitrile. Questo esperimento deve essere condotto in una cappa.
   • Attacca una piccola provetta al termometro usando un elastico e fissa il termometro nel morsetto.
   • Prendi dell'acetone e riportalo nel tuo cappuccio. Usando la pipetta di vetro e un bulbo, misura 1 ml di acetone e trasferiscilo nella piccola provetta.
   • Allinea l'estremità del termometro in modo che sia a livello dell'acetone nella provetta, tenendoli vicini l'uno all'altro. Capovolgere una provetta capillare e posizionarla nella provetta in modo che l'estremità aperta sia rivolta verso il basso.
   • Usa un becher da 250 ml per creare un bagno d'acqua. Aggiungere circa 180 ml di acqua al becher e posizionarlo sulla piastra.
   • Abbassa il termometro e la provetta nel bagno d'acqua. Accendere la piastra al minimo, circa 30°C.
   • Aumenta lentamente la temperatura sulla piastra di 10 – 20°C ogni 10 minuti e osserva attentamente il liquido nella provetta. Quando si iniziano a vedere bolle occasionali nel liquido, aumentare l'impostazione del calore di soli 5°C ogni 10 minuti.
   • Osserva attentamente il tubo capillare all'interno della provetta. Riporta la temperatura alla quale un flusso rapido e continuo di bolle esce dal capillare.

     Tabella 1: Punto di ebollizione dell'acetone e dell'etanolo

     	Temperatura del punto di ebollizione (°C)
     	Bolle	Liquido nel capillare
     acetone
     etanolo

     Clicca qui per scaricare la Tabella 1
   • Spegni il fuoco e lascia raffreddare il bagnomaria. Continua a osservare il capillare poiché la produzione di bolle diminuisce fino a quando non emergono bolle dal capillare. Il liquido inizierà a salire nel capillare. Registrare la temperatura alla quale ciò si verifica.
   • Etichetta un becher pulito da 25 ml come 'rifiuto organico'. Una volta che il bagnomaria si è raffreddato a circa 35°C, rimuovere il termometro e la provetta dalla vasca. Staccare la provetta dal termometro e versare l'acetone nel becher dei rifiuti.
   • Usa una provetta e un capillare puliti e ripeti l'esperimento usando 1 ml di etanolo.
   • Dopo aver misurato il punto di ebollizione dell'etanolo, lascia raffreddare il bagno d'acqua. Una volta che si è raffreddato a sufficienza, rimuovere la provetta e il termometro dal bagnomaria, staccare la provetta dal termometro e versare l'etanolo nel becher dei rifiuti organici.
   • Smaltisci l'acqua dal bagnomaria nel lavandino e metti i capillari e le provette nel vetro. Smaltisci i rifiuti organici nell'apposito contenitore fornito dal tuo istruttore.
   • Lava tutti i tuoi bicchieri con detersivo e acqua.
2. RisultatiEspandi

   In questo esperimento, abbiamo misurato che il punto di ebollizione dell'acetone è di 56°C, che si confronta bene con il valore riportato. Allo stesso modo, il punto di ebollizione dell'etanolo è stato misurato a 78°C. Gli errori nella misurazione del punto di ebollizione possono essere attribuiti a molti errori sperimentali, come il riscaldamento troppo rapido del bagno d'acqua o lo scarso allineamento del termometro e del campione.

   Il punto di ebollizione di una sostanza organica è direttamente correlato alla sua struttura, dove forze intramolecolari più forti si traducono in un punto di ebollizione più alto poiché le molecole sono in grado di tenersi l'una sull'altra e rimanere più a lungo nella fase liquida. Il punto di ebollizione più elevato per l'etanolo si osserva a causa della struttura OH che provoca il legame idrogeno tra le molecole. L'acetone ha un doppio legame polare CO, che si traduce in forze dipolo-dipolo. Poiché il legame idrogeno è più forte delle forze dipolo-dipolo, l'etanolo ha un punto di ebollizione più alto.

   Inoltre, l'etanolo ha un peso molecolare inferiore rispetto all'acetone. Tuttavia, il peso molecolare ha un impatto minore sul punto di ebollizione rispetto alla struttura molecolare. Ad esempio, il butano è un gas a temperatura e pressione ambiente, in quanto ha un punto di ebollizione inferiore a 25°C. L'etanolo ha una massa molecolare leggermente inferiore rispetto al butano, ma è liquido a temperatura ambiente e, quindi, ha un punto di ebollizione superiore alla temperatura ambiente. Ciò è dovuto al legame idrogeno tra le molecole di etanolo, che è più forte delle forze di van der Waals tra le molecole di butano.