Kaynama noktaları

Kaynak: Lara Al Hariri ve Ahmed Basabrain, Massachusetts Amherst Üniversitesi, MA, ABD

1. Aseton ve etanolün kaynama noktası tayiniExpand

   Saf bir organik maddenin sıvı fazdan gaz fazına geçtiği sıcaklık kaynama noktası olarak bilinir. Bir sıvının kaynama noktası, ilgilenilen sıvıya ters çevrilmiş bir kılcal damarın yerleştirildiği ve sıvının ısıtıldığı kılcal damar yöntemi kullanılarak belirlenebilir. Sıcaklık arttıkça kılcal damardaki hava dışarı çıkar ve yerini sıvının buharı alır. Kılcal damardaki buhar basıncı sıcaklıkla artar. Atmosferik basıncı aştığında, buhar bir kabarcık akışı halinde kılcal damardan kaçar. Isı uzaklaştırıldığında sıvı soğur ve kılcal damardaki buhar basıncı azalır. Buhar basıncı atmosfer basıncına ulaştığında, sıvı kılcal damarı doldurmaya başlar. Bunun meydana geldiği sıcaklık kaynama noktasıdır.

   • Laboratuvar önlüğü, su sıçramasına dayanıklı koruyucu gözlük ve nitril eldiven giyin. Bu deney bir başlık içinde yapılmalıdır.
   • Lastik bant kullanarak termometreye küçük bir test tüpü takın ve termometreyi kelepçeye sabitleyin.
   • Asetonu alın ve davlumbazınıza geri getirin. Cam pipetinizi ve bir ampulü kullanarak 1 mL aseton ölçün ve küçük test tüpüne aktarın.
   • Termometre ucunu, test tüpündeki asetonla aynı hizada olacak şekilde hizalayın ve birbirlerine yakın tutun. Bir kılcal boruyu ters çevirin ve açık ucu aşağı bakacak şekilde test tüpüne yerleştirin.
   • Su banyosu oluşturmak için 250 mL'lik bir beher kullanın. Behere yaklaşık 180 mL su ekleyin ve ocak gözünün üzerine yerleştirin.
   • Termometreyi ve test tüpünü su banyosuna indirin. Ocak gözünü en düşük ayara, yaklaşık 30°C'ye getirin.
   • Ocak gözü üzerindeki sıcaklığı her 10 dakikada bir yavaşça 20 – 10°C artırın ve test tüpündeki sıvıyı yakından gözlemleyin. Sıvıda ara sıra kabarcıklar görmeye başladığınızda, ısı ayarını her 5 dakikada bir yalnızca 10°C artırın.
   • Test tüpünün içindeki kılcal boruyu yakından gözlemleyin. Kılcal damardan hızlı ve sürekli bir kabarcık akışının çıktığı sıcaklığı bildirin.

     Tablo 1: Aseton ve etanolün kaynama noktası

     	Kaynama noktası sıcaklığı (°C)
     	Kabarcıklar	Kılcal damarda sıvı
     aseton
     etanol

     Tablo 1'i indirmek için buraya tıklayın
   • Isıyı kapatın ve su banyosunun soğumasını bekleyin. Kılcal damardan kabarcık çıkmayana kadar kabarcık üretimi azaldıkça kılcal damarı gözlemlemeye devam edin. Sıvı kılcal damarda yükselmeye başlayacaktır. Bunun meydana geldiği sıcaklığı kaydedin.
   • Temiz bir 25 mL'lik kabı 'organik atık' olarak etiketleyin. Su banyosu yaklaşık 35°C'ye soğuduktan sonra, termometreyi ve test tüpünü banyodan çıkarın. Test tüpünü termometreden ayırın ve asetonu atık kabın içine dökün.
   • Temiz bir test tüpü ve kılcal damar kullanın ve 1 mL etanol kullanarak deneyi tekrarlayın.
   • Etanolün kaynama noktasını ölçtükten sonra su banyosunun soğumasını bekleyin. Yeterince soğuduktan sonra, test tüpünü ve termometreyi su banyosundan çıkarın, test tüpünü termometreden ayırın ve etanolü organik atık kabına dökün.
   • Su banyosundaki suyu lavaboya atın ve kılcal damarları ve test tüplerini cam atıklara yerleştirin. Organik atıkları eğitmeniniz tarafından sağlanan konteynere atın.
   • Tüm cam eşyalarınızı deterjan ve suyla yıkayın.
2. ResultsExpand

   Bu deneyde, asetonun kaynama noktasını 56 ° C olarak ölçtük, bu da rapor edilen değerle iyi bir şekilde karşılaştırılır. Benzer şekilde, etanolün kaynama noktası 78 ° C olarak ölçülmüştür. Kaynama noktası ölçümündeki hatalar, su banyosunun çok hızlı ısıtılması veya termometre ile numunenin zayıf hizalanması gibi birçok deneysel hataya bağlanabilir.

   Organik bir maddenin kaynama noktası, yapısıyla doğrudan ilişkilidir, burada daha güçlü molekül içi kuvvetler, moleküller birbirine tutunabildiği ve sıvı fazda daha uzun süre kalabildiği için daha yüksek bir kaynama noktasına neden olur. Etanol için daha yüksek kaynama noktası, moleküller arasında hidrojen bağına neden olan OH yapısı nedeniyle gözlenir. Aseton, dipol-dipol kuvvetleriyle sonuçlanan polar bir CO çift bağına sahiptir. Hidrojen bağı dipol-dipol kuvvetlerinden daha güçlü olduğundan, etanolün kaynama noktası daha yüksektir.

   Ek olarak, etanol asetondan daha düşük bir moleküler ağırlığa sahiptir. Bununla birlikte, moleküler ağırlığın kaynama noktası üzerinde moleküler yapıdan daha az etkisi vardır. Örneğin bütan, kaynama noktası 25°C'den düşük olduğu için oda sıcaklığında ve basıncında bir gazdır. Etanol, bütandan biraz daha düşük bir moleküler kütleye sahiptir, ancak oda sıcaklığında sıvıdır ve bu nedenle oda sıcaklığından daha yüksek bir kaynama noktasına sahiptir. Bunun nedeni, bütan molekülleri arasındaki van der Waals kuvvetlerinden daha güçlü olan etanol molekülleri arasındaki hidrojen bağıdır.