- Quel est le point d'ébullition ?
- Comment est calculé le point d'ébullition ?
- Exemples de point d'ébullition
- Point de fusion
- Point de congélation
- Point de fusion et point d'ébullition de l'eau
Nous expliquons ce qu'est le point d'ébullition et comment il est calculé. Exemples de point d'ébullition. Point de fusion et de congélation.
Quel est le point d'ébullition ?
Le point d'ébullition est le Température auquel le Pression vapeur de liquide (pression exercée par la phase gazeuse sur la phase liquide dans un système fermé à une certaine température) est égale à la pression entourant le liquide. Lorsque cela se produit, le liquide se transforme en gaz.
Le point d'ébullition est une propriété qui dépend fortement de la pression ambiante. Un liquide soumis à une très haute pression aura un point d'ébullition plus élevé que s'il est soumis à des pressions plus basses, c'est-à-dire qu'il mettra plus de temps à se vaporiser lorsqu'il est soumis à des pressions élevées. En raison de ces variations de point d'ébullition, l'IUPAC a défini le point d'ébullition standard : c'est la température à laquelle un liquide se transforme en vapeur à une pression de 1 bar.
Un point important est que le point d'ébullition d'une substance ne peut pas être augmenté indéfiniment. Lorsque nous augmentons la température d'un liquide pour passer son point d'ébullition et continuons à l'augmenter, nous atteignons une température appelée "température critique". La température critique est la température au-dessus de laquelle le gaz ne peut pas être transformé en liquide par augmentation de la pression, c'est-à-dire qu'il ne peut pas être liquéfié. A cette température, il n'y a pas de phase liquide ou de phase vapeur définie.
Le point d'ébullition est différent pour chaque substance. Cette propriété dépend de la masse moléculaire du substance et le type de forces intermoléculaires qu'il présente (liaison hydrogène, dipôle permanent, dipôle induit), qui à son tour dépend si la substance est covalente polaire ou covalente non polaire (non polaire).
Lorsque la température d'une substance est inférieure à son point d'ébullition, seule une partie de sa molécules situé à sa surface aura énergie assez pour briser la tension superficielle du liquide et s'échapper dans la phase vapeur. D'autre part, lorsque de la chaleur est fournie au système, il y a une augmentation de la entropie du système (tendance au désordre des particules du système).
Comment est calculé le point d'ébullition ?
En utilisant l'équation de Clausius-Clapeyron, les transitions de phase d'un système composé d'un seul composant peuvent être caractérisées. Cette équation peut être utilisée pour calculer le point d'ébullition des substances et est appliquée comme suit :
Où:
P1 est la pression égale à 1 bar, ou en atmosphères (0,986923 atm)
T1 est la température d'ébullition (point d'ébullition) du composant, mesurée à une pression de 1 bar (P1) et exprimée en degrés Kelvin (K).
P2 est la pression de vapeur du composant exprimée en bar ou en atm.
T2 est la température du composant (exprimée en degrés Kelvin) à laquelle la pression de vapeur P2 est mesurée.
𝚫H est la variation d'enthalpie de vaporisation moyenne sur la plage de température en cours de calcul. Elle s'exprime en J/mol ou en unités d'énergie équivalentes.
R est la constante de gaz équivalente à 8,314 J / Kmol
ln est le logarithme népérien
La température d'ébullition (point d'ébullition) T1 est effacée
Exemples de point d'ébullition
Certains points d'ébullition connus et enregistrés dans des conditions de pression normales (1 atm) sont les suivants :
- L'eau: 100 ºC
- Hélium : -268,9 ºC
- Hydrogène : -252,8 ºC
- Calcium : 1484 ºC
- Béryllium : 2471 ºC
- Silicium : 3265 ºC
- Carbone sous forme de graphite : 4827 ºC
- Bore : 3927 ºC
- Molybdène : 4639 ºC
- Osmium : 5012 ºC
- Tungstène : 5930 ºC
Point de fusion
Le point de fusion est la température à laquelle une substance passe de l'état solide à l'état liquide.
La température à laquelle un solide se transforme en liquide est appelée point de fusion et pendant la transition de phase solide-liquide, la température est maintenue constante. Dans ce cas, de la chaleur est fournie au système jusqu'à ce que sa température augmente suffisamment pour que le système puisse mouvement de ses particules dans la structure solide est plus importante, ce qui les amène à se séparer et à s'écouler vers la phase liquide.
Le point de fusion dépend également de la pression et est généralement égal au point de congélation de la matière (auquel un liquide devient solide lorsqu'il est suffisamment refroidi) pour la plupart des substances.
Point de congélation
Le point de congélation est l'opposé du point de fusion, c'est-à-dire la température à laquelle un liquide se contracte, ses particules perdent leur mouvement et acquièrent une structure plus rigide, résistant à la déformation et à mémoire de forme (unique aux substances dans état solide). C'est-à-dire que c'est la température à laquelle le liquide se transforme en solide. La fusion nécessite de fournir énergie calorique au système, tandis que la congélation nécessite de retirer de l'énergie thermique (refroidissement).
D'autre part, le point de congélation dépend également de la pression. Un exemple est ce qui se passe lorsque l'eau est refroidie à une température de 0 °C à 1 atm, lorsqu'elle gèle et se transforme en glace. S'il est refroidi à une pression très différente de 1 atm, le résultat pourrait être très différent, par exemple, si la pression est beaucoup plus élevée, cela pourrait prendre du temps à geler, car son point de congélation diminue.
Point de fusion et point d'ébullition de l'eau
L'eau est souvent utilisée comme étalon pour mesurer les points de fusion et d'ébullition des substances. De manière générale, à pression normale, son point d'ébullition est de 100 °C et son point de fusion est de 0 °C (dans le cas de la glace). Cela peut varier considérablement dans les cas où le L'eau contiennent d'autres substances, liquides ou solides, comme l'eau de mer, riche en sels, qui modifient ses propriétés physiques et chimiques.
L'impact de la pression est également très sensible. On sait qu'à 1 atm le point d'ébullition de l'eau est de 100 ºC, mais en le portant à 0,06 atm, nous serions surpris de remarquer que l'ébullition se produit à 0 ºC (au lieu de geler).