BOD VARU: KONCEPCE, VÝPOČET A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2026

Bod varu je teplota, při které se tlak páry kapaliny rovná atmosférickému tlaku v místnosti nebo oddělení. Kapalina se promění v páru. Během této fáze se objevují bubliny, které stoupají směrem k povrchu kapaliny a unikají do vzduchu.

Na druhé straně normální nebo standardní bod varu je teplota, při které kapalina vrou na hladině moře; to znamená, při jedné atmosféře tlaku (101,325 kPa). Mezitím IUPAC (1982) definuje bod varu jako teplotu, při které kapalina vaří při tlaku 100 000 kPa.

Všechny kapaliny začnou vařit, protože jejich tlak par se rovná vnějšímu tlaku. Zdroj: Ervins Strauhmanis přes Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

Normální bod varu vody je 99,97 ° C. Ale na vrcholu Mount Everestu, ve výšce nad hladinou moře 8,848 ma atmosférickém tlaku 34 kPa, je 71 ° C. IUPAC doporučená standardní teplota varu je 99,61 ° C při tlaku 100,00 kPa (1 bar).

Z výše uvedeného vyplývá, že atmosférický tlak je určujícím faktorem hodnoty bodu varu, protože je to tlak, který musí kapalina dosáhnout k varu. Čím vyšší je atmosférický tlak, kterému je kapalina vystavena, tím vyšší je její bod varu. Opak je také pravdou.

Jak vypočítat bod varu?

Vezmeme-li jako příklad vodu, jednoduchý způsob výpočtu hodnoty bodu varu je pomocí jedné z jeho koligačních vlastností; to znamená zvýšení teploty varu v důsledku přítomnosti rozpuštěných látek ve vodném roztoku.

Bod varu vody se zvyšuje s přidáním solutů v důsledku interakce mezi molekulami vody a solutovanými molekulami.

Zvýšení bodu varu vody je dáno tímto matematickým výrazem:

ΔT _e = K _e m

ΔT _e = změna bodu varu

K _e = varná konstanta

První krok

Výpočet molů NaCl:

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

= 0,513 mol

Druhý krok

Výpočet molality roztoku:

0,513 mol NaCl se rozpustí ve 300 g vody. Aby se získala molalita roztoku, upraví se mol naCl na 1 000 g (kg).

Moly solutů / kg vody (molality) = (0,513 mol / 300 g vody) · (1000 g vody / kg vody)

= 1,71 mol / kg vody

Třetí krok

Výpočet zvýšení bodu varu v důsledku přidání NaCl:

ΔT _e = mK _e

ΔT _e = 1,71 (mol / kg vody) · 0,52 ° C · (kg vody / mol)

= 0,889 ° C

Čtvrtý krok

Výpočet bodu varu roztoku NaCl:

T _e NaCl = T _e H ₂ O + ΔTe

= 100 ° C + 0,899 ° C

= 100,889 ° C

Příklady bodů varu

Voda

Normální bod varu vody je 99,97 ° C. Tato hodnota je relativně vysoká vzhledem k malé velikosti jeho molekuly. Vysvětluje to však neobvyklá polarita a schopnost navázat vodíkové vazby se sousedními nebo příbuznými molekulami.

Atom kyslíku má vyšší afinitu pro elektrony než atom vodíku. Proto se elektrony OH kovalentní vazby pohybují směrem k kyslíku a ponechávají jej záporně nabité; zatímco atom vodíku, kladně nabitý.

V důsledku toho jsou molekuly vody dipóly, které mohou interagovat s jinými molekulami vody, což představuje intermolekulární sílu, která přispívá ke zvýšení bodu varu. Navíc, voda používá atom kyslíku tvoří vodíkové vazby s jinými molekulami vody (H ₂ O-HOH).

Alkohol

Alkoholy mají ve své struktuře OH skupiny. Tyto skupiny jsou polární, což vytváří interakci dipól-dipól mezi podobnými molekulami. Alkoholy mohou také tvořit vodíkové vazby. Tyto dvě interakce představují hlavní příspěvky k mezimolekulárním silám.

Tyto síly vysvětlují, proč jsou body varu alkoholů vyšší než odpovídající uhlovodíky. Hlavními faktory, které určují body varu v alkoholech, jsou molekulární hmotnost a její struktura.

Bod varu se zvyšuje s rostoucím počtem atomů uhlíku a klesá s větvením. Například: ethanol má bod varu 78,37 ° C, ale methanol má bod varu 66 ° C a isopropylalkohol má bod varu 80,3 ° C.

Oleje

Oleje se rozkládají zahříváním před dosažením bodu varu nebo bodu varu, takže odhady jejich bodů varu jsou vzácné a nepřesné. Odhadovaná teplota varu sójového oleje je 300 ° C.

Místo bodu varu se uvádějí jeho body kouře nebo hoření. Toho je dosaženo zahřátím oleje na určitou teplotu, při které se objeví namodralý kouř, což ukazuje na začátek rozkladu oleje.

Následuje příklad bodu kouření některých olejů: mandlový olej 221 ° C; řepkový olej 220 ° C; kokosový olej 232 ° C; a olivový olej (panenský) 210 ° C.

Zlato

Zlato je vzácný kov s hustotou 19,32 g / cm ³. Má vysokou teplotu varu díky přítomnosti kovového pojiva. Existují však nesrovnalosti mezi hodnotami uváděnými pro jeho bod varu, což možná odráží rozdíly ve stupni čistoty vzorků zlata podrobených zkoušce.

Mléko

Mléko je vodný roztok, který představuje soluty různé povahy a složení; soli, cukry, proteiny, lipidy, aminokyseliny atd. Bod varu mléka je mírně vyšší než bod varu vody kvůli podobnosti těchto sloučenin s vodou, což ztěžuje jeho odpařování.

Cukr

Glukóza má teplotu tání 146 ° C, která se shoduje s bodem rozkladu glukózy. Proto nemůžete dosáhnout bodu varu. Stejná situace nastává u sacharózy, stolního cukru, který má teplotu tání 186 ° C a teplotu rozkladu 186 ° C.

Bod tání je teplota, při které prvek nebo chemická sloučenina přechází z pevného stavu do kapalného stavu. Proto, když se cukr rozkládá, neexistuje žádná stabilní kapalina pro stanovení jeho bodu varu.

Žehlička

Bod varu železa je 2 861 ° C. Tato vysoká hodnota je vysvětlena velkým množstvím energie potřebné k překonání atraktivní síly mezi atomy kovu. Kromě toho je třeba překonat četné elektrostatické síly v důsledku struktury ve tvaru kovu.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie (8. ed.). CENGAGE Učení.
2. Wikipedia. (2020). Bod varu. Obnoveno z: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. února 2020). Definice bodu varu v chemii. Obnoveno z: thinkco.com
4. Cedrón J.; Landa V. & Robles J. (2011). Mezimolekulární síly. Obecná chemie. Obnoveno z: corinto.pucp.edu.pe
5. Samuel Belcher. (sf). Zlato. Obnoveno z: chemistry.pomona.edu
6. Don Ulin. (17. prosince 2010). Co je bod varu pro Candy? Obnoveno z: indianapublicmedia.org
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. února 2020). Co je bod varu mléka? Obnoveno z: thinkco.com