vrelišče

Kemija

2022

Pojasnimo, kaj je vrelišče in kako se izračuna. Primeri vrelišča. Tališče in zmrzišče.

Pri normalnem tlaku (1 atm) je vrelišče vode 100 ° C.

Kakšno je vrelišče?

Vrelišče je temperaturo na katerega se Pritisk pare iz tekočina (tlak, ki ga plinska faza izvaja na tekočo fazo v zaprtem sistemu pri določeni temperaturi) je enak tlaku, ki obdaja tekočino. Ko se to zgodi, se tekočina spremeni v plin.

Vrelišče je lastnost, ki je močno odvisna od tlaka okolice. Tekočina, ki je izpostavljena zelo visokemu tlaku, bo imela višje vrelišče, kot če bi jo izpostavili nižjim tlakom, torej bo trajalo dlje, da izhlapi, ko je izpostavljena visokim pritiskom. Zaradi teh sprememb vrelišča je IUPAC opredelil standardno vrelišče: to je temperatura, pri kateri se tekočina spremeni v paro pri tlaku 1 bar.

Pomembna točka je, da vrelišča snovi ni mogoče v nedogled povečevati. Ko zvišamo temperaturo tekočine, da doseže vrelišče, in jo še naprej povečujemo, dosežemo temperaturo, imenovano "kritična temperatura". Kritična temperatura je temperatura, nad katero plina ni mogoče pretvoriti v tekočino s povečanjem tlaka, torej ga ni mogoče utekočiniti. Pri tej temperaturi ni definirane tekoče ali parne faze.

Vrelišče je za vsako snov različno. Ta lastnost je odvisna od molekulske mase snov in vrsto medmolekularnih sil, ki jih predstavlja (vodikova vez, trajni dipol, inducirani dipol), kar je odvisno od tega, ali je snov polarna kovalentna ali nepolarna kovalentna (nepolarna).

Ko je temperatura snovi pod vreliščem, le del njenega molekule ki se nahaja na njeni površini bo imel Energija dovolj, da prekine površinsko napetost tekočine in pobegne v parno fazo. Po drugi strani pa se pri dovajanju toplote v sistem poveča entropija sistema (nagnjenost k neurejenosti delcev sistema).

Kako se izračuna vrelišče?

Z uporabo Clausius-Clapeyronove enačbe je mogoče opisati fazne prehode sistema, sestavljenega iz ene same komponente. To enačbo je mogoče uporabiti za izračun vrelišča snovi in ​​se uporablja na naslednji način:

Kje:

P1 je tlak enak 1 baru ali v atmosferah (0,986923 atm)

T1 je temperatura vrelišča (vrelišče) komponente, izmerjena pri tlaku 1 bar (P1) in izražena v stopinjah Kelvina (K).

P2 je parni tlak komponente, izražen v barih ali atmih.

T2 je temperatura komponente (izražena v stopinjah Kelvina), pri kateri se meri parni tlak P2.

𝚫H je sprememba entalpije izhlapevanje povprečje v temperaturnem območju, ki se izračuna. Izražena je v J/mol ali enakovrednih enotah energije.

R je plinska konstanta, ki ustreza 8,314 J/Kmol

ln je naravni logaritem

Temperatura vrelišča (vrelišče) T1 se počisti

Primeri vrelišča

Nekatere znane in zabeležene točke vrelišča pri normalnih tlačnih pogojih (1 atm) so naslednje:

  • Voda: 100 ºC
  • Helij: -268,9 ºC
  • Vodik: -252,8 ºC
  • Kalcij: 1484 ºC
  • Berilij: 2471 ºC
  • Silicij: 3265 ºC
  • Ogljik v obliki grafita: 4827 ºC
  • Bor: 3927 ºC
  • molibden: 4639 ºC
  • Osmij: 5012 ºC
  • Volfram: 5930 ºC

Tališče

Tališče je temperatura, pri kateri snov preide iz trdnega v tekoče stanje.

Temperaturo, pri kateri se trdna snov spremeni v tekočino, imenujemo tališče in med faznim prehodom trdno-tekoče se temperatura ohranja konstantna. V tem primeru se v sistem dovaja toplota, dokler se njegova temperatura ne dvigne dovolj, da lahko sistem premikanje njegovega delci v trdni strukturi je večja, zaradi česar se ločijo in tečejo proti tekoči fazi.

Tališče je odvisno tudi od tlaka in je na splošno enako zmrzišču snovi (pri katerem tekočina postane trdna, ko se dovolj ohladi) za večino snovi.

Zmrzišče

Zmrzišče je nasprotje tališča, to je temperatura, pri kateri se tekočina skrči, njeni delci izgubijo gibanje in pridobijo strukturo trši, odporni na deformacije in spomin oblike (edinstven za snovi v trdno stanje). To pomeni, da je temperatura, pri kateri se tekočina spremeni v trdno snov. Združitev zahteva dobavo kalorična energija v sistem, medtem ko zamrzovanje zahteva odvzem toplotne energije (hlajenje).

Po drugi strani pa je zmrzišče odvisno tudi od tlaka. Primer je, kaj se zgodi, ko se voda ohladi na temperaturo od 0ºC do 1 atm, ko zmrzne in se spremeni v led. Če je ohlajen na tlak, ki se zelo razlikuje od 1 atm, bi bil rezultat lahko zelo drugačen, na primer, če je tlak veliko višji, bi lahko trajalo nekaj časa, da zamrzne, saj se njegovo ledišče zmanjša.

Tališče in vrelišče vode

Voda se pogosto uporablja kot standard pri merjenju tališča in vrelišča snovi. Na splošno je pri normalnem tlaku njegovo vrelišče 100 °C in tališče 0 °C (v primeru ledu). To se lahko zelo razlikuje v primerih, ko Voda imajo v njem raztopljene druge snovi, tekoče ali trdne, kot je morska voda, bogata s solmi, kar spremeni njene fizikalne in kemijske lastnosti.

Zelo opazen je tudi vpliv pritiska. Znano je, da je pri 1 atm vrelišče vode 100 ºC, vendar bi pri 0,06 atm presenečeni opazili, da vrelišče poteka pri 0 ºC (namesto zmrzovanja).

!-- GDPR -->