ĐIỂM SÔI: KHÁI NIỆM, TÍNH TOÁN VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2025

Điểm sôi là nhiệt độ tại đó áp suất hơi của chất lỏng bằng áp suất khí quyển trong phòng hoặc ngăn. Chất lỏng chuyển thành hơi. Trong giai đoạn này, các bong bóng xuất hiện hướng lên bề mặt chất lỏng và thoát ra ngoài không khí.

Mặt khác, điểm sôi bình thường hoặc tiêu chuẩn là nhiệt độ tại đó chất lỏng sôi ở mực nước biển; nghĩa là, ở một bầu không khí có áp suất (101,325 kPa). Trong khi đó, IUPAC (1982) định nghĩa điểm sôi là nhiệt độ tại đó chất lỏng sôi ở áp suất 100.000 kPa.

Tất cả các chất lỏng sẽ bắt đầu sôi khi áp suất hơi của chúng bằng với áp suất bên ngoài. Nguồn: Ervins Strauhmanis qua Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

Điểm sôi bình thường của nước là 99,97ºC. Tuy nhiên, ở đỉnh Everest, ở độ cao trên mực nước biển 8.848 m và áp suất khí quyển 34 kPa, nó là 71 ºC. Điểm sôi tiêu chuẩn được IUPAC khuyến nghị là 99,61ºC ở áp suất 100,00 kPa (1 bar).

Từ những điều trên, áp suất khí quyển là một yếu tố quyết định giá trị của điểm sôi, vì nó là áp suất mà chất lỏng phải đạt đến để sôi. Chất lỏng tiếp xúc với áp suất khí quyển càng cao thì nhiệt độ sôi của nó càng cao. Điều ngược lại cũng đúng.

Cách tính nhiệt độ sôi?

Lấy nước làm ví dụ, một cách đơn giản để tính giá trị của điểm sôi là sử dụng một trong các thuộc tính cộng gộp của nó; nghĩa là, sự gia tăng điểm sôi của nó do sự có mặt của các chất tan trong dung dịch nước.

Điểm sôi của nước tăng lên khi thêm chất tan, do tương tác giữa các phân tử nước và các phân tử chất tan.

Sự tăng nhiệt độ sôi của nước được cho bởi biểu thức toán học sau:

ΔT _e = K _e m

ΔT _e = độ biến thiên điểm sôi

K _e = hằng số sôi

Bước đầu tiên

Tính số mol của NaCl:

số mol của NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 mol

Bước thứ hai

Tính nồng độ mol của dung dịch:

0,513 mol NaCl được hòa tan trong 300 g nước. Để thu được số mol của dung dịch, người ta đưa số mol của NaCl là 1.000 g (kg).

Số mol chất tan / kg nước (mol) = (0,513 mol / 300 g nước) · (1000 g nước / kg nước)

= 1,71 mol / kg nước

Bước thứ ba

Tính độ sôi tăng lên do thêm NaCl:

ΔT _e = mK _e

ΔT _e = 1,71 (mol / kg nước) · 0,52 ºC · (kg nước / mol)

= 0,889 ºC

Bước thứ tư

Tính nhiệt độ sôi của dung dịch NaCl:

T _e NaCl = T _e H ₂ O + ΔTe

= 100 ºC + 0,889 ºC

= 100,889 ºC

Ví dụ về điểm sôi

Nước

Điểm sôi bình thường của nước là 99,97ºC. Giá trị này là tương đối cao do kích thước nhỏ của phân tử của nó. Tuy nhiên, nó được giải thích bởi tính phân cực bất thường và khả năng thiết lập liên kết hydro với các phân tử lân cận hoặc liên quan.

Nguyên tử oxy có ái lực với electron cao hơn nguyên tử hydro. Do đó, các electron của liên kết cộng hóa trị OH chuyển động về phía oxy, để lại nó mang điện tích âm; trong khi nguyên tử hydro, tích điện dương.

Kết quả là, các phân tử nước là các lưỡng cực có thể tương tác với các phân tử nước khác, tạo thành lực liên phân tử góp phần làm tăng nhiệt độ sôi. Ngoài ra, nước sử dụng nguyên tử oxy để tạo liên kết hydro với các phân tử nước khác (H ₂ O-HOH).

Rượu

Ancol có nhóm OH trong cấu trúc của chúng. Các nhóm này có cực, tạo ra tương tác lưỡng cực-lưỡng cực giữa các phân tử tương tự. Cồn cũng có thể tạo liên kết hydro. Hai tương tác này đại diện cho những đóng góp chính của lực liên phân tử.

Các lực này giải thích tại sao nhiệt độ sôi của các rượu cao hơn các hiđrocacbon tương ứng. Các yếu tố chính xác định điểm sôi trong rượu là khối lượng phân tử và cấu trúc của nó.

Nhiệt độ sôi tăng khi số nguyên tử cacbon tăng và giảm khi phân nhánh. Ví dụ: etanol có điểm sôi là 78,37ºC, nhưng metanol có điểm sôi là 66ºC, và rượu isopropyl có điểm sôi là 80,3ºC.

Dầu

Dầu bị phân hủy bằng cách đun nóng trước khi đạt đến nhiệt độ sôi hoặc nhiệt độ sôi, vì vậy ước tính về điểm sôi của chúng rất khan hiếm và không chính xác. Điểm sôi ước tính của dầu đậu nành là 300ºC.

Thay vì điểm sôi, khói hoặc điểm cháy của nó được báo cáo. Điều này đạt được bằng cách đun nóng dầu đến một nhiệt độ nhất định, tại đó khói hơi xanh xuất hiện, dấu hiệu của sự bắt đầu phân hủy dầu.

Sau đây là các ví dụ về điểm bốc khói của một số loại dầu: dầu hạnh nhân 221ºC; dầu hạt cải 220 ° C; dầu dừa 232 ° C; và dầu ô liu (nguyên chất) 210 ºC.

Vàng

Vàng là một kim loại quý có khối lượng riêng là 19,32 g / cm ³ . Nó có nhiệt độ sôi cao, do sự hiện diện của liên kết kim loại. Tuy nhiên, có sự khác biệt giữa các giá trị được báo cáo về điểm sôi của nó, có lẽ phản ánh sự khác biệt về mức độ tinh khiết của các mẫu vàng được nghiên cứu.

Sữa

Sữa là một dung dịch nước chứa các chất tan có bản chất và thành phần khác nhau; muối, đường, protein, lipid, axit amin, v.v. Điểm sôi của sữa cao hơn một chút so với nước, do sự tương đồng của các hợp chất này với nước nên khó bay hơi hơn.

Đường

Glucozơ có nhiệt độ nóng chảy là 146ºC, trùng với điểm phân hủy của glucozơ. Do đó, bạn không thể nhận được điểm sôi của nó. Tình trạng tương tự cũng xảy ra với đường sacaroza, đường ăn, có nhiệt độ nóng chảy là 186ºC và điểm phân hủy là 186ºC.

Điểm nóng chảy là nhiệt độ tại đó một nguyên tố hoặc hợp chất hóa học đi từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Do đó, khi đường bị phân hủy, không có chất lỏng ổn định để xác định điểm sôi của nó.

Bàn là

Nhiệt độ sôi của sắt là 2,861 ºC. Giá trị cao này được giải thích bởi một lượng lớn năng lượng cần thiết để thắng lực hút giữa các nguyên tử kim loại. Hơn nữa, cần phải khắc phục nhiều lực tĩnh điện do cấu trúc giống như mạng của kim loại.

Người giới thiệu

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
2. Wikipedia. (Năm 2020). Điểm sôi. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 11 tháng 2 năm 2020). Định nghĩa Điểm sôi trong Hóa học. Phục hồi từ: thinkco.com
4. Cedrón J .; Landa V. & Robles J. (2011). Lực lượng giữa các phân tử. Hóa học nói chung. Đã khôi phục từ: corinto.pucp.edu.pe
5. Samuel Belcher. (sf). Vàng. Phục hồi từ: chemistry.pomona.edu
6. Don Ulin. (Ngày 17 tháng 12 năm 2010). Điểm sôi cho kẹo là gì? Được khôi phục từ: indianapublicmedia.org
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 11 tháng 2 năm 2020). Điểm sôi của sữa là gì? Phục hồi từ: thinkco.com