Pontos de ebulição

Determinação do ponto de ebulição

Semelhante ao ponto de fusão, o ponto de ebulição é uma propriedade física. Se a amostra for um composto puro, o ponto de ebulição pode ser usado para determinar a identidade do composto. Em última análise, determinar experimentalmente o ponto de ebulição exato é um desafio. Como os pontos de fusão, os pontos de ebulição experimentais são dados como um intervalo e variam em alguns graus do valor real da literatura.

Pressão de vapor

Para entender por que um solvente ferve, que é caracterizado pelo borbulhar familiar da solução, é importante entender a dinâmica entre as fases líquida e gasosa. Considere um composto líquido puro em um recipiente lacrado. Algumas das moléculas na superfície do líquido terão energia suficiente para superar as forças intermoleculares e entrar na fase gasosa. No entanto, as moléculas na fase gasosa também podem perder energia e condensar de volta em um líquido. Portanto, existem dois processos concorrentes neste sistema: evaporação e condensação.

Quando a taxa de evaporação é igual à taxa de condensação, o sistema atingiu um estado de equilíbrio. Isso significa que para cada molécula que entra na fase gasosa, outra se condensa na fase líquida e não há ganho ou perda líquida da quantidade de líquido ou gás no recipiente. Uma vez estabelecido o equilíbrio, a pressão exercida pelo vapor acima do líquido é chamada de pressão de vapor. A tendência de um líquido vaporizar é chamada de volatilidade. Um líquido mais volátil tem uma pressão de vapor mais alta, enquanto um líquido menos volátil tem uma pressão de vapor mais baixa.

A pressão de vapor varia de acordo com a temperatura. Se você aumentar a temperatura da solução, mais moléculas terão energia suficiente para escapar da fase líquida e, assim, a pressão de vapor aumenta. Em última análise, se calor suficiente for aplicado, as moléculas que não estão na interface entre o líquido e o gás farão a transição para a fase gasosa e formarão as bolhas familiares que associamos à ebulição.

O ponto de ebulição de um líquido é atingido quando a pressão total de vapor do líquido é equivalente à pressão atmosférica. A temperatura na qual isso ocorre é chamada de ponto de ebulição. Em altitudes mais altas e, portanto, com uma pressão atmosférica mais baixa, um líquido ferverá a uma temperatura mais baixa, pois menos calor é necessário para aumentar a pressão de vapor para a pressão atmosférica. Além disso, a volatilidade, ou a capacidade de um solvente de vaporizar, também afeta a pressão de vapor. Solventes com alta volatilidade têm maior pressão de vapor do que solventes com menor volatilidade.

Fatores que afetam o ponto de ebulição

A semelhança entre os pontos de fusão e os pontos de ebulição significa que os mesmos fatores que afetam o ponto de fusão de um composto também afetarão o ponto de ebulição. Portanto, a força e os tipos de forças intermoleculares encontradas no composto líquido afetarão o ponto de ebulição. Lembre-se de que existem três tipos de forças moleculares: ligações de hidrogênio, interações dipolo-dipolo e forças de dispersão de Londres. Cada um deles tem diferentes forças de atração e requer diferentes quantidades de energia para superar. Os compostos que podem se ligar ao hidrogênio terão pontos de ebulição mais altos do que os compostos que só podem interagir por meio das forças de dispersão de London. Uma consideração adicional para os pontos de ebulição envolve a pressão de vapor e a volatilidade do composto. Normalmente, quanto mais volátil for um composto, menor será seu ponto de ebulição.

O método capilar para determinar o ponto de ebulição

Um método simples para determinar o ponto de ebulição de um composto orgânico é utilizar o método capilar. Nesta configuração, um tubo capilar de vidro vazio é invertido em um recipiente do composto puro na fase líquida. À medida que o líquido é aquecido, a pressão de vapor da amostra aumenta e o vapor gasoso começa a entrar no tubo capilar de vidro. Isso força a saída do ar preso no interior e resulta em bolhas emergindo do fundo do tubo capilar. Neste ponto, o líquido pode esfriar. Uma vez que a pressão de vapor da amostra seja igual à pressão atmosférica dentro do tubo capilar de vidro, o líquido começará a entrar no tubo. A temperatura da solução quando esse fenômeno ocorre é o ponto de ebulição do composto líquido.