POINT D'ÉBULLITION: CONCEPT, CALCUL ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

Le point d'ébullition est la température à laquelle la pression de vapeur du liquide est égale à la pression atmosphérique dans la pièce ou le compartiment. Le liquide se transforme en vapeur. Durant cette phase, des bulles apparaissent qui montent vers la surface du liquide et s'échappent dans l'air.

Par contre, le point d'ébullition normal ou standard est la température à laquelle un liquide bout au niveau de la mer; c'est-à-dire à une atmosphère de pression (101,325 kPa). Pendant ce temps, l'IUPAC (1982) définit le point d'ébullition comme la température à laquelle un liquide bout à une pression de 100 000 kPa.

Tous les liquides commenceront à bouillir car leur pression de vapeur est égale à la pression externe. Source: Ervins Strauhmanis via Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

Le point d'ébullition normal de l'eau est de 99,97 ° C. Mais, au sommet du mont Everest, à une hauteur au-dessus du niveau de la mer de 8 848 m et à une pression atmosphérique de 34 kPa, il est de 71 ºC. Le point d'ébullition standard recommandé par l'IUPAC est de 99,61 ° C à une pression de 100,00 kPa (1 bar).

Il résulte de ce qui précède que la pression atmosphérique est un facteur déterminant dans la valeur du point d'ébullition, car c'est la pression qu'un liquide doit atteindre pour bouillir. Plus la pression atmosphérique à laquelle un liquide est exposé est élevée, plus son point d'ébullition est élevé. Le contraire est également vrai.

Comment calculer le point d'ébullition?

En prenant l'eau comme exemple, un moyen simple de calculer la valeur du point d'ébullition consiste à utiliser l'une de ses propriétés colligatives; c'est-à-dire l'augmentation de son point d'ébullition due à la présence de solutés dans la solution aqueuse.

Le point d'ébullition de l'eau augmente avec l'ajout de solutés, en raison de l'interaction entre les molécules d'eau et les molécules de soluté.

L'augmentation du point d'ébullition de l'eau est donnée par l'expression mathématique suivante:

ΔT _e = K _e m

ΔT _e = variation du point d'ébullition

K _e = constante d'ébullition

Premier pas

Calcul des moles de NaCl:

moles de NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 mole

Deuxième pas

Calcul de la molalité de la solution:

0,513 mole de NaCl sont dissoutes dans 300 g d'eau. Pour obtenir la molalité de la solution, les moles de NaCl sont portées à 1000 g (kg).

Moles de solutés / kg d'eau (molalité) = (0,513 mole / 300 g d'eau) · (1000 g d'eau / kg d'eau)

= 1,71 mole / kg d'eau

Troisième étape

Calcul de l'augmentation du point d'ébullition due à l'ajout de NaCl:

ΔT _e = mK _e

ΔT _e = 1,71 (mol / kg d'eau) · 0,52 ºC · (kg d'eau / mol)

= 0,889 ºC

Quatrième étape

Calcul du point d'ébullition de la solution de NaCl:

T _e NaCl = T _e H ₂ O + ΔTe

= 100 ºC + 0,889 ºC

= 100,889 ºC

Exemples de points d'ébullition

Eau

Le point d'ébullition normal de l'eau est de 99,97 ° C. Cette valeur est relativement élevée compte tenu de la petite taille de sa molécule. Cependant, il s'explique par sa polarité inhabituelle et sa capacité à établir des liaisons hydrogène avec des molécules voisines ou apparentées.

L'atome d'oxygène a une plus grande affinité pour les électrons que l'atome d'hydrogène. Par conséquent, les électrons de la liaison covalente OH se déplacent vers l'oxygène, la laissant chargée négativement; tandis que l'atome d'hydrogène, chargé positivement.

En conséquence, les molécules d'eau sont des dipôles qui peuvent interagir avec d'autres molécules d'eau, constituant une force intermoléculaire contribuant à l'augmentation du point d'ébullition. De plus, l'eau utilise l'atome d'oxygène pour former des liaisons hydrogène avec d'autres molécules d'eau (H ₂ O-HOH).

De l'alcool

Les alcools ont des groupes OH dans leur structure. Ces groupes sont polaires, ce qui génère l'interaction dipôle-dipôle entre des molécules similaires. Les alcools peuvent également former des liaisons hydrogène. Ces deux interactions représentent les principales contributions aux forces intermoléculaires.

Ces forces expliquent pourquoi les points d'ébullition des alcools sont plus élevés que les hydrocarbures correspondants. Les principaux facteurs qui déterminent les points d'ébullition des alcools sont la masse moléculaire et sa structure.

Le point d'ébullition augmente avec le nombre d'atomes de carbone et diminue avec la ramification. Par exemple: l'éthanol a un point d'ébullition de 78,37 ° C, mais le méthanol a un point d'ébullition de 66 ° C et l'alcool isopropylique a un point d'ébullition de 80,3 ° C.

Huiles

Les huiles se décomposent en chauffant avant d'atteindre le point d'ébullition ou d'ébullition, de sorte que les estimations de leur point d'ébullition sont rares et imprécises. Le point d'ébullition estimé de l'huile de soja est de 300 ° C.

Au lieu de points d'ébullition, ses points de fumée ou de combustion sont signalés. Celles-ci sont obtenues en chauffant une huile à une certaine température, à laquelle une fumée bleuâtre apparaît, indiquant le début de la décomposition de l'huile.

Voici des exemples du point de fumée de certaines huiles: huile d'amande 221 ° C; huile de canola à 220 ° C; huile de coco 232 ° C; et huile d'olive (vierge) 210 ºC.

Or

L'or est un métal précieux d'une densité de 19,32 g / cm ³. Il a un point d'ébullition élevé, en raison de la présence de la liaison métallique. Cependant, il existe des écarts entre les valeurs rapportées pour son point d'ébullition, qui reflètent peut-être des différences dans le degré de pureté des échantillons d'or soumis à l'étude.

Lait

Le lait est une solution aqueuse qui présente des solutés de nature et de composition différentes; sels, sucres, protéines, lipides, acides aminés, etc. Le point d'ébullition du lait est légèrement supérieur à celui de l'eau, en raison de la similitude de ces composés avec l'eau, ce qui rend son évaporation plus difficile.

Sucre

Le glucose a un point de fusion de 146 ° C, qui coïncide avec le point de décomposition du glucose. Par conséquent, vous ne pouvez pas obtenir son point d'ébullition. La même situation se produit avec le saccharose, sucre de table, qui a un point de fusion de 186 ° C et un point de décomposition de 186 ° C.

Le point de fusion est la température à laquelle un élément ou un composé chimique passe de l'état solide à l'état liquide. Par conséquent, lorsque le sucre se décompose, il n'y a pas de liquide stable pour déterminer son point d'ébullition.

Fer

Le point d'ébullition du fer est de 2 861 ºC. Cette valeur élevée s'explique par la grande quantité d'énergie requise pour surmonter la force d'attraction entre les atomes métalliques. En outre, de nombreuses forces électrostatiques doivent être surmontées en raison de la structure en forme de bande du métal.

Références

1. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
2. Wikipédia. (2020). Point d'ébullition. Récupéré de: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 février 2020). Définition du point d'ébullition en chimie. Récupéré de: thinkco.com
4. Cedrón J.; Landa V. et Robles J. (2011). Forces intermoléculaires. Chimie générale. Récupéré de: corinto.pucp.edu.pe
5. Samuel Belcher. (sf). Or. Récupéré de: chemistry.pomona.edu
6. Don Ulin. (17 décembre 2010). Quel est le point d'ébullition des bonbons? Récupéré de: indianapublicmedia.org
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 février 2020). Quel est le point d'ébullition du lait? Récupéré de: thinkco.com