沸点は、液体の蒸気圧が部屋又は区画内の気圧に等しい温度です。液体は蒸気になります。この段階では、液体の表面に向かって上昇し、空気中に抜ける気泡が現れます。
一方、標準または標準の沸点は、液体が海面で沸騰する温度です。つまり、1気圧(101.325 kPa)です。一方、IUPAC(1982)は、沸点を液体が100,000 kPaの圧力で沸騰する温度と定義しています。
すべての液体は、その蒸気圧が外部圧力と同じになると沸騰し始めます。出典:Flickr経由のErvins Strauhmanis(https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)
水の通常の沸点は99.97ºCです。しかし、エベレストの山頂、海抜8,848 m、気圧34 kPaでは、71℃です。IUPACの推奨標準沸点は、100.00 kPa(1 bar)の圧力で99.61ºCです。
上記から、液体が沸騰するために到達しなければならない圧力であるので、大気圧は沸点の値の決定要因であることになります。液体がさらされる大気圧が高いほど、その沸点は高くなります。逆も同様です。
沸点の計算方法は?
例として水を例に取ると、沸点の値を計算する簡単な方法は、その合同特性の1つを使用することです。つまり、水溶液中の溶質の存在による沸点の上昇です。
水の沸点は、水分子と溶質分子の間の相互作用により、溶質を追加すると増加します。
水の沸点の上昇は、次の数式で与えられます。
ΔTのE = K E M
ΔTのE =沸点変動
K e =沸騰定数
最初の一歩
NaClのモルの計算:
NaClのモル数= 30 g /(58.5 g / mol)
= 0.513モル
第二段階
溶液のモル濃度の計算:
0.513モルのNaClを300 gの水に溶解します。溶液のモル濃度を得るために、NaClのモルを1,000 g(kg)にします。
溶質のモル/水1 kg(モル濃度)=(0.513モル/ 300 gの水)・(1000 gの水/ kgの水)
= 1.71モル/水のkg
第三段階
NaClの添加による沸点上昇の計算:
ΔTのE = mKで電子
ΔTのE = 1.71(モル/ kgの水)・0.52ºC・(水/モルのkg)を
= 0.889ºC
第四段階
NaCl溶液の沸点の計算:
T e NaCl = T e H 2 O +ΔTe
= 100ºC+ 0.889ºC
= 100.889ºC
沸点の例
水
水の通常の沸点は99.97ºCです。この値は、その分子のサイズが小さい場合、比較的高くなります。しかし、その異常な極性と、隣接または関連する分子との水素結合を確立するその能力によって説明されます。
酸素原子は水素原子よりも電子に対する親和性が高い。したがって、OH共有結合の電子は酸素に向かって移動し、負に帯電します。一方、水素原子は正に帯電しています。
この結果として、水分子は他の水分子と相互作用する双極子であり、沸点の上昇に寄与する分子間力を構成します。さらに、水は酸素原子を使用して他の水分子(H 2 O-HOH)と水素結合を形成します。
アルコール
アルコールはその構造にOH基を持っています。これらのグループは極性があり、類似の分子間に双極子間相互作用を生成します。アルコールは水素結合を形成することもできます。これら2つの相互作用は、分子間力への主な貢献を表しています。
これらの力は、アルコールの沸点が対応する炭化水素よりも高い理由を説明しています。アルコールの沸点を決定する主な要因は、分子量とその構造です。
沸点は、炭素原子の数が増えると増加し、分岐すると減少します。たとえば、エタノールの沸点は78.37.Cですが、メタノールの沸点は66ºC、イソプロピルアルコールの沸点は80.3ºCです。
油
油は沸点または沸点に到達する前に加熱することにより分解するため、それらの沸点の見積もりは不十分で不正確です。大豆油の推定沸点は300ºCです。
沸点の代わりに、その煙または燃焼点が報告されます。これらは、油の分解の始まりを示す青みがかった煙が現れる特定の温度に油を加熱することによって達成されます。
以下は、いくつかの油の煙点の例です。アーモンド油221C。キャノーラ油220°C; ココナッツオイル232°C; オリーブオイル(バージン)210ºC。
ゴールド
金は、密度が19.32 g / cm 3の貴金属です。金属結合の存在により、沸点が高くなります。ただし、その沸点について報告された値の間には差異があり、これはおそらく、調査に供された金のサンプルの純度の程度の違いを反映しています。
牛乳
牛乳は、異なる性質と組成の溶質を示す水溶液です。塩、糖、タンパク質、脂質、アミノ酸など これらの化合物は水と類似しているため、ミルクの沸点は水の沸点よりわずかに高く、蒸発がより困難になります。
シュガー
ブドウ糖の融点は146℃で、ブドウ糖の分解点と一致しています。したがって、その沸点を取得することはできません。同じ状況は、186℃の融点と186℃の分解点を持つショ糖であるショ糖でも起こります。
融点は、元素または化合物が固体状態から液体状態になる温度です。したがって、砂糖が分解すると、その沸点を決定するための安定した液体がなくなります。
鉄
鉄の沸点は2,861ºCです。この高い値は、金属原子間の引力に打ち勝つために必要な大量のエネルギーによって説明されます。さらに、金属のウェブのような構造のため、多数の静電力を克服する必要があります。
参考文献
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