Come si calcola il punto di ebollizione a diverse pressioni?

Se una sostanza specificata è soggetta a variazioni delle pressioni atmosferiche circostanti, i punti di ebollizione diminuiranno con la diminuzione dei valori della pressione atmosferica e aumenteranno con l'aumentare dei valori della pressione atmosferica. Se vengono indicati i valori del punto di ebollizione per una sostanza specificata a una temperatura e una pressione BP specificate, si può determinare il punto di ebollizione a diversi valori di pressione di vapore usando l'equazione di Clausis-Clapeyron.

L'equazione di Clausis-Clapeyron è derivata da #VP_2 = VP_1e^(-DeltaH_v/(RT))# a due diverse temperature. La forma classica è ...

#ln((VP_2)/(VP_1))# = #(Delta H_v)/R##(1/T_1 - 1/T_2")#

Presupponi le seguenti condizioni per l'acqua ...
#BP_1 = T_1 = 373K# at #VP_1 = 760mmHg#
Determinare #BP_2 = T_2# at #VP_2 = 700mmHg#
#R = 0.008314 (Kj)/("mole"*K)#
#Delta H_v = 40.66 (Kj)/"mole"#

#ln(700/760)# = #((40.66(Kj)/"mol")/(0.008314(Kj)/(mol*K)))(1/373-1/T_2)#

Risolvere questa espressione per #T_2 => 371K = BP_2#

Tuttavia, se si considerano i valori dei punti di ebollizione delle sostanze in termini di proprietà chimiche e fisiche, i punti di ebollizione dipendono inversamente dalla pressione del vapore esibita da una sostanza in fase liquida a una temperatura specificata. I problemi qui dipendono dalla definizione del punto di ebollizione di una sostanza in fase liquida. Questo è, ...

per definizione => Punto di ebollizione di una data sostanza è la temperatura alla quale la pressione di vapore di una sostanza liquida è uguale alla pressione atmosferica circostante.

Ciò significa che per far bollire un liquido, è necessario aggiungere abbastanza calore al corpo del liquido per forzare molecole sufficienti nella fase del vapore in modo tale che la sua pressione del vapore sia uguale alla pressione atmosferica circostante. Se, ad esempio, le forze inter-molecolari tra le molecole della fase liquida sono elevate, il liquido presenterà una bassa pressione di vapore a causa della limitata evaporazione. Di conseguenza, una quantità maggiore di calore (temperatura più elevata) deve essere erogata nel liquido al fine di spingere il suo valore di pressione di vapore abbastanza alto da eguagliare la pressione atmosferica circostante e far bollire.

Al contrario, una sostanza liquida con basse forze inter-molecolari dimostrerebbe un'alta pressione di vapore perché le molecole all'interfaccia liquido / atmosfera evaporerebbero più facilmente e quindi raggiungerebbero una pressione di vapore uguale alla pressione atmosferica più facilmente. Ciò significa che la tensione di vapore della sostanza con forze inter-molecolari più basse raggiungerebbe la pressione di vapore atmosferica con molto meno apporto energetico e bollirebbe a una temperatura più bassa.

Si può calcolare il punto di ebollizione intrinseco di una sostanza liquida usando le Proprietà termodinamiche e applicando alla seguente espressione per ottenere il "Punto di ebollizione termodinamico".

=> #DeltaH^o = TDeltaS^o# => #T_(bp)# = #(DeltaH^o)/(DeltaS^o) #

Punto di ebollizione termodinamico dell'acqua#(H_2O)#:

(#DeltaH^o and S^o# i valori provengono dalla tabella delle proprietà termodinamiche standard. )

#DeltaH^o[H_2O(l)] = - 285.8((Kj)/(mol))#
#DeltaH^o[H_2O(g)] = - 241.8((Kj)/(mol))#
#H_2O(l) rightleftharpoons H_2O(g)#

#DeltaH^o(Rx) = DeltaH^o[H_2O(g)] -DeltaH^o[H_2O(l)] #
#= -241.8((Kj)/(mol))(1 mol)+285.8((Kj)/(mol))(1mol#)
#= 44Kj#

#DeltaS^o(Rx) = S^o(H_2O(g) - S^o(H_2O(l))#
#=188.7((j)/(mol*K)) - 69.95((j)/(mol*K))#
#= 118.75((j)/(mol*K)) = 0.11875(Kj)/(mol*K))#

#T_(bp)= ((44((Kj)/(mol))) /(0.11875((Kj)/(mol*K)))) = 370.53K#
#T_(bp)= (370.53 - 273)^oC = 97.5^oC#