vrelište

Kemija

2022

Objašnjavamo što je vrelište i kako se izračunava. Primjeri vrelišta. Točka topljenja i smrzavanja.

Pri normalnom tlaku (1 atm), vrelište vode je 100 ° C.

Koja je točka vrelišta?

Točka vrelišta je temperatura na koje se Pritisak para iz tekućina (tlak koji plinovita faza vrši na tekuću fazu u zatvorenom sustavu pri određenoj temperaturi) jednak je tlaku koji okružuje tekućinu. Kada se to dogodi, tekućina se pretvara u plin.

Vrelište je svojstvo koje jako ovisi o tlaku okoline. Tekućina podvrgnuta vrlo visokom tlaku imat će višu točku vrelišta nego ako je podvrgnemo nižim tlakovima, odnosno dulje će joj trebati da ispari kada je podvrgnuta visokim tlakovima. Zbog ovih varijacija vrelišta, IUPAC je definirao standardnu ​​točku vrelišta: to je temperatura na kojoj se tekućina pretvara u paru pod tlakom od 1 bara.

Važna je točka da se vrelište tvari ne može neograničeno povećavati. Kada povećamo temperaturu tekućine da prođe svoju točku vrelišta i dalje je povećavamo, postižemo temperaturu koja se naziva "kritična temperatura". Kritična temperatura je temperatura iznad koje se plin ne može pretvoriti u tekućinu povećanjem tlaka, odnosno ne može se ukapljivati. Na ovoj temperaturi ne postoji definirana tekuća ili parna faza.

Točka vrelišta je različita za svaku tvar. Ovo svojstvo ovisi o molekularnoj masi tvar i vrsta međumolekularnih sila koje predstavlja (vodikova veza, trajni dipol, inducirani dipol), što pak ovisi o tome je li tvar polarna kovalentna ili nepolarna kovalentna (nepolarna).

Kada je temperatura tvari ispod točke vrelišta, samo dio njezine molekule koji se nalazi na njegovoj površini imat će Energija dovoljno da razbije površinsku napetost tekućine i pobjegne u parnu fazu. S druge strane, kada se toplina dovodi u sustav, dolazi do povećanja entropija sustava (sklonost neredu čestica sustava).

Kako se izračunava vrelište?

Pomoću Clausius-Clapeyronove jednadžbe mogu se okarakterizirati fazni prijelazi sustava sastavljenog od jedne komponente. Ova se jednadžba može koristiti za izračunavanje točke vrelišta tvari i primjenjuje se na sljedeći način:

Gdje:

P1 je tlak jednak 1 baru, ili u atmosferama (0,986923 atm)

T1 je temperatura vrenja (vrelište) komponente, mjerena pri tlaku od 1 bara (P1) i izražena u stupnjevima Kelvina (K).

P2 je tlak pare komponente izražen u barima ili atm.

T2 je temperatura komponente (izražena u stupnjevima Kelvina) na kojoj se mjeri tlak pare P2.

𝚫H je promjena entalpije isparavanje prosjek u temperaturnom rasponu koji se izračunava. Izražava se u J/mol ili ekvivalentnim jedinicama energije.

R je plinska konstanta ekvivalentna 8,314 J/Kmol

ln je prirodni logaritam

Temperatura vrenja (točka vrenja) T1 se briše

Primjeri vrelišta

Neke poznate i zabilježene točke ključanja pod normalnim uvjetima tlaka (1 atm) su kako slijedi:

  • Voda: 100 ºC
  • Helij: -268,9 ºC
  • Vodik: -252,8 ºC
  • Kalcij: 1484 ºC
  • Berilij: 2471 ºC
  • Silicij: 3265 ºC
  • Ugljik u obliku grafita: 4827 ºC
  • Bor: 3927 ºC
  • Molibden: 4639 ºC
  • Osmij: 5012 ºC
  • Volfram: 5930 ºC

Talište

Talište je temperatura pri kojoj tvar prelazi iz čvrstog u tekuće stanje.

Temperatura pri kojoj se krutina pretvara u tekućinu naziva se talište i tijekom faznog prijelaza kruto-tekuće temperatura se održava konstantnom. U tom slučaju, toplina se dovodi u sustav sve dok njegova temperatura ne poraste dovoljno za sustav pokret njegov čestice u čvrstoj strukturi je veći, što uzrokuje njihovo odvajanje i strujanje prema tekućoj fazi.

Točka topljenja također ovisi o tlaku i općenito je jednaka točki smrzavanja tvari (na kojoj tekućina postaje čvrsta kada se dovoljno ohladi) za većinu tvari.

Ledište

Točka smrzavanja je suprotna točki taljenja, odnosno temperatura na kojoj se tekućina skuplja, njezine čestice gube kretanje i dobivaju struktura tvrđi, otporan na deformacije i pamćenje oblika (jedinstveno za tvari u kruto stanje). Odnosno, to je temperatura na kojoj se tekućina pretvara u krutinu. Spajanje zahtijeva opskrbu kalorijska energija u sustav, dok smrzavanje zahtijeva oduzimanje toplinske energije (hlađenje).

S druge strane, ledište također ovisi o tlaku. Primjer je što se događa kada se voda ohladi na temperaturu od 0ºC do 1 atm, kada se smrzne i pretvori u led. Ako se ohladi na tlak koji je vrlo različit od 1 atm, rezultat bi mogao biti vrlo različit, na primjer, ako je tlak mnogo veći, moglo bi potrajati da se smrzne jer se njegova točka smrzavanja smanjuje.

Talište i vrelište vode

Voda se često koristi kao standard pri mjerenju tališta i vrelišta tvari. Općenito, pri normalnom tlaku, njegova točka vrelišta je 100ºC, a talište 0ºC (u slučaju leda). To može uvelike varirati u slučajevima kada je Voda imaju otopljene druge tvari, tekuće ili krute, kao što je morska voda, bogata solima, što mijenja njegova fizikalna i kemijska svojstva.

Vrlo je primjetan i utjecaj pritiska. Poznato je da je na 1 atm točka vrelišta vode 100 ºC, ali ako je uzmemo na 0,06 atm, iznenadili bismo se kad bismo primijetili da se vrenje događa na 0 ºC (umjesto smrzavanja).

!-- GDPR -->