نقطة الغليان: المفهوم والحساب والأمثلة - كيمياء - 2025

ل درجة الغليان هي درجة الحرارة التي ضغط بخار السائل يساوي الضغط الجوي في غرفة أو مقصورة. السائل يتحول إلى بخار. خلال هذه المرحلة ، تظهر الفقاعات التي ترتفع باتجاه سطح السائل وتخرج في الهواء.

من ناحية أخرى ، فإن نقطة الغليان العادية أو القياسية هي درجة الحرارة التي يغلي عندها السائل عند مستوى سطح البحر ؛ أي عند ضغط جوي واحد (101.325 كيلو باسكال). وفي الوقت نفسه ، يحدد IUPAC (1982) نقطة الغليان على أنها درجة الحرارة التي يغلي عندها السائل عند ضغط 100000 كيلو باسكال.

ستبدأ جميع السوائل في الغليان لأن ضغط بخارها يساوي الضغط الخارجي. المصدر: Ervins Strauhmanis عبر Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

درجة غليان الماء العادية هي 99.97 درجة مئوية. ولكن في قمة جبل إيفرست ، على ارتفاع فوق مستوى سطح البحر يبلغ 8848 مترًا وضغط جوي 34 كيلو باسكال ، تبلغ درجة الحرارة 71 درجة مئوية. نقطة الغليان القياسية الموصى بها من IUPAC هي 99.61 درجة مئوية عند ضغط 100.00 كيلو باسكال (1 بار).

يترتب على ما سبق أن الضغط الجوي هو عامل محدد في قيمة نقطة الغليان ، حيث إنه الضغط الذي يجب أن يصل إليه السائل ليغلي. كلما زاد الضغط الجوي الذي يتعرض له السائل ، زادت نقطة غليانه. والعكس صحيح أيضا.

كيف تحسب نقطة الغليان؟

بأخذ الماء كمثال ، فإن الطريقة البسيطة لحساب قيمة نقطة الغليان هي باستخدام إحدى خصائصه التجميعية ؛ أي الزيادة في درجة غليانها بسبب وجود المواد المذابة في المحلول المائي.

تزداد نقطة غليان الماء مع إضافة المواد المذابة ، بسبب التفاعل بين جزيئات الماء والجزيئات الذائبة.

تُعطى الزيادة في درجة غليان الماء بالتعبير الرياضي التالي:

ΔT _e = K _e m

ΔT _e = اختلاف نقطة الغليان

K _e = ثابت الغليان

الخطوة الأولى

حساب مولات كلوريد الصوديوم:

مولات كلوريد الصوديوم = 30 جم / (58.5 جم / مول)

= 0.513 مول

الخطوة الثانية

حساب مولالية المحلول:

يتم إذابة 0.513 مول من كلوريد الصوديوم في 300 جرام من الماء. للحصول على مولالية المحلول ، يتم رفع مولات كلوريد الصوديوم إلى 1000 جم (كجم).

مولات المذاب / كغم من الماء (مولالي) = (0.513 مول / 300 جم ماء) · (1000 جم ماء / كجم ماء)

= 1.71 مول / كجم ماء

خطوة ثالثة

حساب زيادة نقطة الغليان نتيجة إضافة كلوريد الصوديوم:

ΔT _e = mK _e

ΔT _e = 1.71 (مول / كجم من الماء) · 0.52 درجة مئوية · (كجم من الماء / مول)

= 0.889 درجة مئوية

الخطوة الرابعة

حساب نقطة غليان محلول كلوريد الصوديوم:

T _e NaCl = T _e H ₂ O + ΔTe

= 100 درجة مئوية + 0.889 درجة مئوية

= 100.889 درجة مئوية

أمثلة على نقاط الغليان

ماء

درجة غليان الماء العادية هي 99.97 درجة مئوية. هذه القيمة عالية نسبيًا نظرًا لصغر حجم جزيءها. ومع ذلك ، يتم تفسيره من خلال قطبية غير عادية وقدرته على إنشاء روابط هيدروجينية مع الجزيئات المجاورة أو ذات الصلة.

ذرة الأكسجين لها تقارب أعلى للإلكترونات من ذرة الهيدروجين. لذلك ، تتحرك إلكترونات الرابطة التساهمية OH نحو الأكسجين ، تاركة إلكتروناتها سالبة الشحنة ؛ بينما ذرة الهيدروجين موجبة الشحنة.

نتيجة لذلك ، جزيئات الماء عبارة عن ثنائيات أقطاب يمكن أن تتفاعل مع جزيئات الماء الأخرى ، وتشكل قوة بين الجزيئات تساهم في زيادة نقطة الغليان. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الماء ذرة الأكسجين لتكوين روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء الأخرى (H ₂ O-HOH).

كحول

تحتوي الكحولات على مجموعات OH في بنيتها. هذه المجموعات قطبية ، والتي تولد تفاعل ثنائي القطب بين الجزيئات المتشابهة. يمكن أن تشكل الكحوليات أيضًا روابط هيدروجينية. يمثل هذان التفاعلان المساهمات الرئيسية للقوى بين الجزيئات.

تفسر هذه القوى سبب ارتفاع نقاط غليان الكحول عن الهيدروكربونات المقابلة. العوامل الرئيسية التي تحدد نقاط الغليان في الكحول هي الكتلة الجزيئية وهيكلها.

تزداد نقطة الغليان مع زيادة عدد ذرات الكربون وتقل مع التفرع. على سبيل المثال: تبلغ درجة غليان الإيثانول 78.37 درجة مئوية ، بينما تبلغ درجة غليان الميثانول 66 درجة مئوية ، بينما تبلغ درجة غليان كحول الأيزوبروبيل 80.3 درجة مئوية.

زيوت

تتحلل الزيوت بالتسخين قبل أن تصل إلى درجة الغليان أو الغليان ، لذا فإن تقديرات نقاط غليانها نادرة وغير دقيقة. نقطة الغليان المقدرة لزيت فول الصويا هي 300 درجة مئوية.

بدلاً من نقاط الغليان ، يتم الإبلاغ عن نقاط الدخان أو الاحتراق. يتم تحقيق ذلك عن طريق تسخين الزيت إلى درجة حرارة معينة ، يظهر عندها دخان مزرق ، مما يدل على بداية تحلل الزيت.

فيما يلي أمثلة على نقطة احتراق بعض الزيوت: زيت اللوز 221 درجة مئوية ؛ زيت الكانولا 220 درجة مئوية ؛ زيت جوز الهند 232 درجة مئوية ؛ وزيت زيتون بكر 210 درجة مئوية.

ذهب

الذهب معدن ثمين بكثافة 19.32 جم / سم ³. تتميز بدرجة غليان عالية ، وذلك بسبب وجود الرابطة المعدنية. ومع ذلك ، هناك اختلافات بين القيم المبلغ عنها لنقطة غليانها ، والتي ربما تعكس الاختلافات في درجة نقاء عينات الذهب الخاضعة للدراسة.

حليب

الحليب هو محلول مائي يقدم مواد مذابة ذات طبيعة وتكوين مختلفين ؛ الأملاح والسكريات والبروتينات والدهون والأحماض الأمينية ، إلخ. درجة غليان الحليب أعلى بقليل من درجة غليان الماء ، بسبب تقارب هذه المركبات مع الماء ، مما يجعل تبخره أكثر صعوبة.

السكر

تبلغ درجة انصهار الجلوكوز 146 درجة مئوية ، والتي تتزامن مع نقطة تحلل الجلوكوز. لذلك ، لا يمكنك الحصول على نقطة الغليان. يحدث نفس الموقف مع السكروز وسكر المائدة الذي تبلغ درجة انصهاره 186 درجة مئوية ونقطة تحللها 186 درجة مئوية.

نقطة الانصهار هي درجة الحرارة التي ينتقل عندها عنصر أو مركب كيميائي من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. لذلك ، عندما يتحلل السكر ، لا يوجد سائل ثابت لتحديد درجة غليانه.

حديد

درجة غليان الحديد هي 2861 درجة مئوية. تفسر هذه القيمة العالية بالكمية الكبيرة من الطاقة المطلوبة للتغلب على القوة الجاذبة بين ذرات المعدن. علاوة على ذلك ، يجب التغلب على العديد من القوى الكهروستاتيكية بسبب هيكل المعدن الشبيه بالشبكة.

المراجع

1. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
2. ويكيبيديا. (2020). نقطة الغليان. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
3. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (11 فبراير 2020). تعريف نقطة الغليان في الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
4. سيدرون ج. لاندا ف. وروبليس ج. (2011). القوى بين الجزيئات. كيمياء عامة. تم الاسترجاع من: corinto.pucp.edu.pe
5. صموئيل بلشر. (سادس). ذهب. تم الاسترجاع من: chemistry.pomona.edu
6. دون أولين. (17 ديسمبر 2010). ما هي نقطة غليان الحلوى؟ تم الاسترجاع من: indianapublicmedia.org
7. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (11 فبراير 2020). ما هي درجة غليان الحليب؟ تم الاسترجاع من: thinkco.com