- Која је тачка кључања?
- Како се израчунава тачка кључања?
- Примери тачке кључања
- Тачка топљења
- Тачка мржњења
- Тачка топљења и тачка кључања воде
Објашњавамо шта је тачка кључања и како се она израчунава. Примери тачке кључања. Тачка топљења и смрзавања.
Која је тачка кључања?
Тачка кључања је температура којима се Притисак пара из течност (притисак који гасна фаза врши на течну фазу у затвореном систему на одређеној температури) једнак је притиску који окружује течност. Када се то догоди, течност се претвара у гас.
Тачка кључања је својство које јако зависи од притиска околине. Течност подвргнута веома високом притиску имаће вишу тачку кључања него ако је подвргнемо нижим притисцима, односно биће јој потребно више времена да испари када је изложена високим притисцима. Због ових варијација тачке кључања, ИУПАЦ је дефинисао стандардну тачку кључања: то је температура на којој се течност претвара у пару под притиском од 1 бар.
Важна ствар је да се тачка кључања супстанце не може неограничено повећавати. Када повећамо температуру течности да прође тачку кључања и наставимо да је повећавамо, достижемо температуру која се назива „критична температура“. Критична температура је температура изнад које се гас не може трансформисати у течност повећањем притиска, односно не може се превести у течност. На овој температури не постоји дефинисана течна или парна фаза.
Тачка кључања је различита за сваку супстанцу. Ово својство зависи од молекулске масе супстанца и врсту интермолекуларних сила које представља (водоничка веза, трајни дипол, индуковани дипол), што опет зависи од тога да ли је супстанца поларна ковалентна или неполарна ковалентна (неполарна).
Када је температура супстанце испод њене тачке кључања, само део њеног молекуле налази на њеној површини имаће Енергија довољно да разбије површински напон течности и пређе у парну фазу. С друге стране, када се топлота доводи у систем, долази до повећања ентропија система (склоност неуређености честица система).
Како се израчунава тачка кључања?
Користећи Клаузијус-Клапејронову једначину, могу се окарактерисати фазни прелази система састављеног од једне компоненте. Ова једначина се може користити за израчунавање тачке кључања супстанци и примењује се на следећи начин:
Где:
П1 је притисак једнак 1 бар, или у атмосферама (0,986923 атм)
Т1 је температура кључања (тачка кључања) компоненте, мерена при притиску од 1 бар (П1) и изражена у степенима Келвина (К).
П2 је притисак паре компоненте изражен у барима или атмима.
Т2 је температура компоненте (изражена у степенима Келвина) на којој се мери притисак паре П2.
𝚫Х је промена енталпије од испаравање просек у температурном опсегу који се израчунава. Изражава се у Ј / мол или еквивалентним јединицама енергије.
Р је гасна константа еквивалентна 8,314 Ј/Кмол
лн је природни логаритам
Температура кључања (тачка кључања) Т1 се брише
Примери тачке кључања
Неке познате и забележене тачке кључања под нормалним условима притиска (1 атм) су следеће:
- Вода: 100 ºЦ
- Хелијум: -268,9 ºЦ
- Водоник: -252,8 ºЦ
- Калцијум: 1484 ºЦ
- Берилијум: 2471 ºЦ
- Силицијум: 3265 ºЦ
- Угљеник у облику графита: 4827 ºЦ
- Бор: 3927 ºЦ
- Молибден: 4639 ºЦ
- Осмијум: 5012 ºЦ
- Волфрам: 5930 ºЦ
Тачка топљења
Тачка топљења је температура на којој супстанца прелази из чврстог у течно стање.
Температура на којој се чврста материја претвара у течност назива се тачка топљења и током фазног прелаза чврста-течност температура се одржава константном. У овом случају, топлота се доводи у систем све док његова температура не порасте довољно за систем кретање његов честице у чврстој структури је већи, што доводи до њиховог одвајања и струјања ка течној фази.
Тачка топљења такође зависи од притиска и генерално је једнака тачки смрзавања материје (на којој течност постаје чврста када се довољно охлади) за већину супстанце.
Тачка мржњења
Тачка смрзавања је супротна од тачке топљења, односно температура на којој се течност скупља, њене честице губе кретање и добијају структура тврђи, отпоран на деформације и памћење облика (јединствено за супстанце у чврстом стању). То јест, то је температура на којој се течност претвара у чврсту материју. Спајање захтева снабдевање калоријска енергија систему, док замрзавање захтева уклањање топлотне енергије (хлађење).
С друге стране, тачка смрзавања такође зависи од притиска. Пример је шта се дешава када се вода охлади на температуру од 0ºЦ до 1 атм, када се замрзне и претвори у лед. Ако се охлади на притисак који се веома разликује од 1 атм, резултат би могао бити веома другачији, на пример, ако је притисак много већи, могло би бити потребно време да се замрзне, пошто се његова тачка смрзавања смањује.
Тачка топљења и тачка кључања воде
Вода се често користи као стандард при мерењу тачака топљења и кључања супстанци. Уопштено говорећи, при нормалном притиску, његова тачка кључања је 100ºЦ, а тачка топљења је 0ºЦ (у случају леда). Ово може значајно да варира у случајевима када је Вода имају друге супстанце растворене у њему, течне или чврсте, као што је морска вода, богата солима, што модификује њена физичка и хемијска својства.
Утицај притиска је такође веома приметан. Познато је да је на 1 атм тачка кључања воде 100 ºЦ, али ако је узмемо на 0,06 атм, били бисмо изненађени када бисмо приметили да се кључање дешава на 0 ºЦ (уместо смрзавања).