تعتبر نقطة غليان العنصر معلومات مفيدة جدًا في حياتنا، لأنها تتيح لنا معرفة الظروف الدقيقة التي يمكن للعنصر أن يغير حالته . يؤدي هذا إلى تحسين العديد من العمليات، مما يسمح باستخدام درجة الحرارة الصحيحة، دون إضاعة الوقت أو الموارد. بالإضافة إلى ذلك، فإن معرفة خصائص العنصر أو المركب ستكون دائمًا مفيدة لإجراء دراسات متنوعة جدًا.
نعرض لك هذه المرة معنى نقطة الغليان والغرض منها، بالإضافة إلى الصيغة التي يمكنك استخدامها إذا كنت تريد حساب هذه القيمة لمادة ما.
ما هو معنى نقطة الغليان ؟
تشير نقطة الغليان إلى الوقت المحدد (الممثل بوحدات درجة الحرارة) الذي يتحول فيه السائل إلى الحالة الغازية . لفهم أفضل يجب أن ننظر إلى مفهوم الكلمتين:
- النقطة: اللحظة الدقيقة التي يحدث فيها شيء ما.
- الغليان: عملية فيزيائية تتحول فيها المادة السائلة إلى الحالة الغازية.
لا تتغير حالة كل العناصر تحت نفس الظروف، ولا تتغير حالة المركبات، ولهذا السبب من المهم معرفة هذه المعلومات.
ما هي نقطة الغليان وكيف يتم حسابها؟
تعرف نقطة الغليان بأنها درجة الحرارة اللازمة لتحول المادة السائلة إلى الحالة الغازية . بمعنى آخر، هي درجة الحرارة التي تسمح لضغط بخار السائل بالتعادل والضغط حول السائل، مما يؤدي إلى التبخر.
ولا يمكن الخلط بين درجة الغليان ودرجة الانصهار التي ترتبط بتغير الحالة من الصلبة إلى السائلة؛ أو التكثيف الذي يتناول التحول من الغاز إلى السائل.
لحساب درجة غليان مادة ما، عليك معرفة القيم التالية:
- P1: الضغط عند 1 بار.
- T1: درجة كلفن والتي تمثل نقطة الغليان.
- P2: ضغط المكونات.
- T2: يمثل أيضًا الدرجات، ولكن للمكون الذي تم قياس P2 له للتو. يجب أن تعمل في نفس الوحدة مثل T1.
- 𝚫H : ويرمز له بـ J/mol ويشير إلى التغير في المحتوى الحراري للتبخر. يجب مراعاة النطاق المقابل لدرجة الحرارة.
- ج: هو ثابت 8.314 جول/كمول، وهو يرمز إلى الغازات المتكافئة. كونه ثابتًا، بغض النظر عن العنصر أو المادة التي تقوم بتحليلها، سيكون لها دائمًا نفس القيمة.
- ln: هو ما نسميه اللوغاريتم الطبيعي.
لماذا نشارك كل هذا معك؟ لأنه باستخدام هذه المتغيرات والثوابت يمكنك استخدام الصيغة التالية لحساب درجة غليان المادة:
تسمى هذه الصيغة كلاوسيوس-كلابيرون ، إلا أنه تم حلها بحيث يمكن حساب درجة الغليان.
نقطة غليان العناصر الكيميائية
العناصر الكيميائية الممثلة في الجدول الدوري لها درجة غليان خاصة بها. نشارككم أكثر الأشخاص فضولًا أدناه، حيث أنهم يتقدمون على كل طرف من حيث الدرجات.
- العنصر ذو أدنى نقطة غليان: الهيليوم عند -269 درجة مئوية .
- العنصر ذو أعلى درجة غليان: ولفرام بدرجة حرارة 5660 درجة مئوية .
نقطة غليان الماء
تبلغ درجة غليان الماء 99.97 درجة مئوية ، وتمثل عادة عند 100 درجة مئوية . ومع ذلك، فإن هذا ينطبق فقط على ضغط 1 ATM. ومن الغريب أن هذه هي نقطة غليان الماء عند مستوى سطح البحر، بينما تنخفض في مناطق مثل مكسيكو سيتي إلى 94 درجة مئوية ، لأنها تقع على ارتفاع 2250 مترًا فوق مستوى سطح البحر. الارتفاع، وهو ما يعني ضغط مختلف.
مواد وعناصر أخرى مع درجة غليانها:
- الأسيتون: 56 درجة مئوية.
- الكحول الإيثيلي: 75 درجة مئوية.
- الكلوروفورم: 61 درجة مئوية.
- الذهب: 2,856 درجة مئوية.
- الفضة: 2,162 درجة مئوية.
- عطارد: 357 درجة مئوية.
- الهيليوم: -268.93
كما ترون، فإن بعض العناصر أو المواد تتبخر عند درجات حرارة عالية مئوية، مثل الذهب، بينما يحتاج البعض الآخر إلى عدة درجات تحت الصفر ليتحول إلى بخار.
ما هي نقطة الغليان ل؟
نقطة الغليان مفيدة جدًا من وجهات نظر مختلفة. بالنظر إلى الصيغة السابقة يمكننا أن نرى كيف يمكننا، من خلال الحصول على قيمة المتغير المذكور، مسح الصيغة والحصول على أي من القيم التي نحتاجها فيما يتعلق بالمتغيرات الأخرى.
ومن ناحية أخرى، فإن معرفة درجة الحرارة الدقيقة التي يتحول عندها السائل إلى الحالة الغازية يساعدنا على إحداث هذا التغيير وفقًا لاحتياجاتنا، أي تعديل حالة المادة بكفاءة أكبر .
علاوة على ذلك، يمكننا القول أن درجة الغليان هي وسيلة لتحديد المواد، لأنه كخاصية معينة، إذا كنا لا نعرف ما هي، ومعرفة درجة غليانها، يمكننا ربطها بسرعة باسمه.
استخدامات نقطة الغليان في الحياة اليومية
ومن خلال عملية الغليان يمكن إجراء عمليات مثل التقطير ، مما يتيح لنا الحصول على البنزين من الزيت، بالإضافة إلى منتجات مهمة أخرى مثل الماء النقي أو كحول الفاكهة المتخمر.
تعتبر قدور الضغط من أفضل الأمثلة على الضغط ودرجة الغليان في الحياة اليومية. باستخدام هذا الجهاز يمكننا زيادة درجة غليان الماء عن طريق زيادة الضغط.
على ماذا تعتمد درجة الغليان؟
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على درجة غليان المادة. واحدة من أهمها هي الكتلة الجزيئية للمادة، ولكنها تعتمد أيضًا على قوى الجزيئات الخاصة بها. كلما كانت أقوى، كلما ارتفعت نقطة الغليان.
تعتمد نقطة الغليان أيضًا على:
- الضغط: انعكاس القوة في اتجاه واحد.
- الارتفاع: وهذا عامل مؤثر جداً على الضغط الجوي، فالضغط يتناسب عكسياً مع الارتفاع.
- وجود الشوائب: درجة غليان الماء النقي ليست هي نفس درجة غليان الماء المالح، لأن الأخير يمثل شوائب، على سبيل المثال لا الحصر. درجة غليان الماء المالح أعلى من القيمة الطبيعية، بل يزيد الفرق عن درجتين مئويتين.
يمكننا أيضًا أن نذكر عوامل أخرى تتدخل:
- روابط الجزيئات.
- الهياكل الجزيئية.
- تكوين الجزيء.