Kaynama noktaları

Kaynama Noktası Tayini

Erime noktasına benzer şekilde, kaynama noktası da fiziksel bir özelliktir. Numune saf bir bileşikse, bileşiğin kimliğini belirlemek için kaynama noktası kullanılabilir. Sonuç olarak, deneysel olarak tam kaynama noktasını belirlemek zordur. Erime noktaları gibi, deneysel kaynama noktaları da bir aralık olarak verilir ve gerçek literatür değerinden birkaç derece değişir.

Buhar Basıncı

Çözeltinin tanıdık köpürmesi ile karakterize edilen bir çözücünün neden kaynadığını anlamak için, sıvı ve gaz fazları arasındaki dinamikleri anlamak önemlidir. Kapalı bir kapta saf bir sıvı bileşik düşünün. Sıvının yüzeyindeki moleküllerin bir kısmı, moleküller arası kuvvetlerin üstesinden gelmek ve gaz fazına girmek için yeterli enerjiye sahip olacaktır. Bununla birlikte, gaz fazındaki moleküller de enerji kaybedebilir ve tekrar yoğunlaşarak bir sıvıya dönüşebilir. Bu nedenle, bu sistemde rekabet eden iki süreç vardır: buharlaşma ve yoğunlaşma.

Buharlaşma hızı yoğuşma hızına eşit olduğunda, sistem bir denge durumuna ulaşmıştır. Bu, gaz fazına giren her molekül için bir diğerinin sıvı faza yoğunlaştığı ve kap içindeki sıvı veya gaz miktarında net bir kazanç veya kayıp olmadığı anlamına gelir. Denge kurulduktan sonra, buharın sıvının üzerine uyguladığı basınca buhar basıncı denir. Bir sıvının buharlaşma eğilimine uçuculuğu denir. Daha uçucu bir sıvı daha yüksek bir buhar basıncına sahipken, daha az uçucu bir sıvı daha düşük bir buhar basıncına sahiptir.

Buhar basıncı sıcaklığa göre değişir. Çözeltinin sıcaklığını arttırırsanız, daha fazla molekül sıvı fazdan kaçmak için yeterli enerjiye sahip olur ve böylece buhar basıncı artar. Sonuçta, yeterli ısı uygulanırsa, sıvı ve gaz arasındaki arayüzde olmayan moleküller gaz fazına geçecek ve kaynama ile ilişkilendirdiğimiz tanıdık kabarcıkları oluşturacaktır.

Bir sıvının kaynama noktasına, sıvının toplam buhar basıncı atmosfer basıncına eşit olduğunda ulaşılır. Bunun meydana geldiği sıcaklığa kaynama noktası denir. Daha yüksek rakımlarda ve dolayısıyla daha düşük bir atmosfer basıncında, buhar basıncını atmosfer basıncına yükseltmek için daha az ısı gerektiğinden, bir sıvı daha düşük bir sıcaklıkta kaynar. Ek olarak, uçuculuk veya bir çözücünün buharlaşma yeteneği de buhar basıncını etkiler. Yüksek uçuculuğa sahip çözücüler, daha düşük uçuculuğa sahip çözücülerden daha yüksek buhar basıncına sahiptir.

Kaynama Noktasını Etkileyen Faktörler

Erime noktaları ile kaynama noktaları arasındaki benzerlik, bir bileşiğin erime noktasını etkileyen aynı faktörlerin kaynama noktasını da etkileyeceği anlamına gelir. Bu nedenle, sıvı bileşik içinde bulunan moleküller arası kuvvetlerin gücü ve türleri kaynama noktasını etkileyecektir. Üç tür moleküler kuvvet olduğunu hatırlayın: hidrojen bağı, dipol-dipol etkileşimleri ve Londra Dispersiyon kuvvetleri. Bunların her birinin farklı çekim güçleri vardır ve üstesinden gelmek için farklı miktarlarda enerji gerektirir. Hidrojen bağı yapabilen bileşikler, yalnızca London dispersiyon kuvvetleri ile etkileşime girebilen bileşiklerden daha yüksek kaynama noktalarına sahip olacaktır. Kaynama noktaları için ek bir husus, bileşiğin buhar basıncını ve uçuculuğunu içerir. Tipik olarak, bir bileşik ne kadar uçucu olursa, kaynama noktası o kadar düşük olur.

Kaynama noktasını belirlemek için kılcal yöntem

Bir organik bileşiğin kaynama noktasını belirlemek için basit bir yöntem, kılcal yöntemi kullanmaktır. Bu kurulumda, boş bir cam kılcal boru, sıvı fazda saf bileşiğin bir kabına ters çevrilir. Sıvı ısıtıldıkça, numunenin buhar basıncı artar ve gaz halindeki buhar cam kılcal boruya girmeye başlar. Bu, içeride sıkışan havayı dışarı atar ve kılcal borunun altından çıkan kabarcıklara neden olur. Bu noktada sıvının soğumasına izin verilir. Numunenin buhar basıncı, cam kılcal borunun içindeki atmosferik basınçla aynı olduğunda, sıvı tüpe girmeye başlayacaktır. Bu fenomen meydana geldiğinde çözeltinin sıcaklığı, sıvı bileşiğin kaynama noktasıdır.