Definición de Punto de Ebullición
Ingeniera Química
El punto de ebullición es la temperatura a la cual una sustancia líquida iguala su presión de vapor con la que se ejerce sobre la superficie del líquido.
Es un concepto que, en general, lo tenemos asociado, ya que es rutinario calentar agua para un té, por ejemplo. Pues bien, los procesos de evaporación o ebullición y fusión son cambios físicos que experimenta la materia y que se encuentran continuamente rodeándonos.
Cuando estos procesos se llevan a cabo, la materia no experimenta un cambio en su composición química, únicamente experimenta cambios en su estado de agregación, que como bien conocemos, en la naturaleza son: gas, líquido y sólido.
Pensemos cuando en verano, en la playa, nos metemos al mar. Luego, al exponernos a la radiación solar nos secamos. Aquí ocurre la evaporación del agua, de fase líquida se convierte en vapor. Esto ocurre a una determinada temperatura dada la presión.
De igual manera, si colocamos un líquido en un recipiente abierto y lo calentamos veremos que, en un principio, solo algunas partículas tienen la energía cinética suficiente para separarse de la superficie formando vapor. A medida que entregamos más calor, más partículas tenderán a salir de la superficie generando más vapor hasta que, finalmente, toda la mezcla líquida se haya evaporado. Esto es así porque el recipiente es abierto, si el recipiente fuese cerrado, tendríamos otro caso distinto, en donde se generará un equilibrio entre la fase líquida y la fase gaseosa. En un principio, las partículas se despegarán del seno del líquido. A medida que incrementamos la cantidad de calor entrega, más partículas pasan a fase gaseosa, pero de igual manera se incrementan los choques entre ellas, provocando que algunas regresen al líquido, hasta llegar a un equilibrio en donde la velocidad de retorno al líquido y de egreso de él sea la misma.
Cuando observamos que un líquido empieza a hervir, formando burbujas bajo la superficie sabemos que, en ese instante, la presión de vapor igualó a la presión atmosférica. Pues bien, ¿qué es la presión de vapor? Es la presión ejercida por el vapor en equilibrio con el líquido, indicando la facilidad con que dicha sustancia se evapora. En el caso del recipiente cerrado, el equilibrio del que hablamos se produce a la presión de vapor.
Entonces, el “Punto de Ebullición” es la temperatura a la cual una sustancia líquida iguala su presión de vapor con la que se ejerce sobre la superficie. En el caso del recipiente abierto, sobre la superficie se ejerce la presión atmosférica, por lo que la temperatura a la cual la presión de vapor sea igual a la presión atmosférica será su temperatura de ebullición.
Este conocimiento acerca de la presión de vapor es un concepto utilizado en muchos procesos de la industria como así también en nuestros hogares, tal es el caso de las ollas a presión. Es similar al ejemplo del recipiente cerrado ya que esta olla es hermética, manteniendo el vapor en su interior.
A medida que continuamos entregando calor, aumenta la presión sobre la superficie del líquido en el interior, ya que se produce más vapor, esto produce una cocción más rápida pues el agua tendrá un punto de ebullición superior que si estuviese abierta. En muchas de ellas se observa una válvula en la parte superior que permite el escape del exceso de vapor producido.
Ejemplos del punto de ebullición normal
Si bien definimos al punto de ebullición a través de una presión ejercida sobre la superficie del líquido, si esa presión es la presión atmosférica (101,325 kPa) la temperatura de ebullición es conocida como “normal” a nivel del mar.
En virtud de lo anterior podemos estimar que la presión atmosférica es un parámetro relevante en la definición ya que, si variamos la altura, variaremos la presión atmosférica y, por ende, su punto de ebullición. En general, se encuentran tabulados los valores de punto de ebullición normales de distintas sustancias medidos a nivel del mar, algunos de ellos son:
Agua: 100 ºC
Gasolina: 30-200ºC
Diesel: 280-350 ºC
Metanol: 64,7 ºC
Etanol: 78,3 ºC
A la hora de analizar la tendencia de puntos de ebullición se debe tener en cuenta diversos factores, desde tipo de compuesto (iónico, covalente, metálico) hasta fuerzas intermoleculares y masas molares involucradas. Aquellas sustancias que, a temperatura ambiente tienen cierta facilidad para evaporarse se las conoce como “volátiles”, notar el caso del alcohol, es más volátil que el agua, por ello los perfumes deben conservarse siempre cerrados por su facilidad de evaporación.
Trabajo publicado en: Nov., 2021.
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