끓는점이란 무엇인가? 끓는점의 물질 의존성 알아보기

끓는점 이란

끓는점이란 순수한 물질의 끓는점, 증발점 또는 끓는점은 상태도에서 한 쌍의 값이며 포화 온도(특히 끓는 온도)라는 두 가지 변수로 구성됩니다. 끓는점의 물질 의존성에 대해서 알아보겠습니다. 기체와 액체 사이의 상 경계에서의 포화 증기압(특히 끓는 압력). 물질이 액체에서 응집된 기체 상태로 변할 때 압력과 온도의 두 가지 상태 변수로 구성됩니다. 따라서 열린 액체의 경우 끓는점은 증기압이 대기압과 같아지는 온도 눈금의 지점입니다.

비등점은 물질이 액체에서 기체 상태로 상전이되는 동안 존재하는 조건을 나타내며, 이를 비등이라고 합니다.[1] 또한 응축의 역과정에 대한 응축점과 동일하지만 순수한 물질에만 해당됩니다. 물질 혼합물이 증발하면 비등 거동이 바뀌고 단일 비등점 대신 비등 범위가 관찰됩니다. 끓는점 이하에서 액체에서 기상으로의 상전이를 증발이라고 합니다.

표 작업에서 비등 온도는 정상 압력, 즉 1013.25hPa로 지정되며 이 비등점을 표준 비등점[2], 지정된 비등 온도를 표준 비등 온도(TSied)라고 합니다. 이를 추정하는 한 가지 방법은 Pailhes 방법이며 Guldberg의 규칙은 이를 임계 온도와 관련시킵니다. 끓는점이라는 용어는 종종 정상적인 끓는 온도의 짧은 형태로 사용되므로 일반적으로 일반적으로 사용되는 동의어이며 끓는점을 한 쌍의 값으로 낮추므로 형식적으로 올바르지 않습니다.

예를 들어 압력솥을 사용하면 끓는 온도와 끓는 압력이 서로 의존한다는 사실을 이용합니다. 일반적으로 압력을 1bar(1000hPa)씩 높이면 물의 끓는 온도를 100°C에서 약 120°C로 높일 수 있습니다. 두 온도 모두 비등 온도를 나타내지만 100°C 값만 상압 하의 비등 온도이므로 정상 비등 온도입니다. 따라서 두 용어의 혼합은 불특정하며 결코 자명하지 않으므로 피해야 합니다.

끓는점의 물질 의존성

일부 수소 화합물의 끓는점

끓는점은 액상에서 가장 작은 입자 사이의 결합력의 강도에 따라 달라집니다. 결합력이 강할수록 먼저 극복해야 하기 때문에 끓는점이 높아집니다. 이것은 HF와 HCl을 비교할 때 명확해집니다. 예를 들어 액체 불화수소(비점 20°C)에서는 분자가 수소 결합을 형성하는 반면 액체 염화수소(비점 -85°C)에서는 더 약한 쌍극자-쌍극자 상호 작용이 형성됩니다. 우세하다. 비교적 매우 높은 끓는점의 물에도 동일하게 적용되며, 이는 이산화탄소와 비교하고 몰 질량의 영향을 고려할 때 명확해집니다.

물질의 몰 질량 또는 분자 질량에 대한 끓는점의 의존성은 기껏해야 부차적인 역할을 합니다. 더 큰 몰 질량은 아마도 연관된 부피 때문에 더 높은 끓는점과 관련이 있는 경우가 많습니다. 그러나 흔히 주장하는 것과는 달리 몰 질량은 분자간 인력[4]을 극복하는 데 필요한 운동 에너지[3]에 직접적인 영향을 미치지 않습니다.[4] 분자간 인력에 대한 몰 질량의 직접적인 영향은 다른 영향 요인을 배제하기 어렵기 때문에 반박하기 어렵습니다. 경험적 결과는 미미한 영향을 시사합니다.[5]-그러나 끓는점을 추정하기 위한 단순화된 지침으로 사용됩니다. 물질이 더 높은 몰 질량을 가진 유사한 물질보다 끓는점이 더 높다는 관찰을 끓는점 이상이라고 합니다.

런던 분산 상호 작용은 쌍극자-쌍극자 상호 작용보다 훨씬 약합니다. 이러한 이유로 주요 그룹 IV 원소의 모든 수소 화합물은 비교할 때 가장 낮은 끓는점을 갖습니다.

분자간 결합력의 강도는 또한 분자의 기하학에 따라 달라집니다. 동족 계열의 탄화수소 또는 알코올의 끓는점을 참조하십시오.

유기 물질의 끓는점 측정

끓는점 측정 장치

끓는점은 재료의 특성입니다. 끓는점을 알면 존재하는 물질에 대한 결론을 내릴 수 있습니다. 참고 자료(예: CRC 화학 및 물리학 핸드북 또는 화학자 및 물리학자를 위한 포켓북)에는 물질 및 물질 혼합물의 끓는점을 보여주는 표가 포함되어 있습니다. 가정된 연결은 종종 테이블 값에서 추정할 수 있습니다.

끓는점은 또한 알려진 물질의 순도에 대한 기준으로 사용될 수 있습니다. Vigreux 컬럼은 증류에 의한 물질 분리에 적합합니다.

물질 혼합물의 경우, 동일한 끓는점에서 여러 물질이 증류되어 물질 혼합물이 공비 혼합물을 형성하는 일이 발생할 수도 있습니다.

간단한 방법으로 끓는점 측정

끓는 온도를 간단하게 측정하려면 뚫린 고무 마개가 있는 측면 튜브와 온도계, 고무 튜브 조각, 유리 튜브, 파라핀 배스, 열원 및 비커가 있는 테스트 튜브(또는 플라스크)가 필요합니다. 냉각 팬으로. 끓는점을 결정하기 위한 장치 그림에 따라 해당 증류 장치가 설정됩니다.

시험관의 1/3을 시험할 물질로 채워야 합니다. 끓는 것이 지연되는 것을 방지하기 위해 끓는 돌 몇 개를 추가합니다. 온도계의 하단 끝은 액체 표면에서 몇 인치 위에 있어야 합니다. 보다 정확한 온도 측정을 위해 수은 온도계 대신 디지털 온도 센서(정확도: 0.1 °C)를 고무 마개를 통해 삽입할 수 있습니다.

끓는점을 매우 정확하게 측정하려면 두 가지 오류 원인을 고려해야 합니다.

끓는점을 결정하기 위해 수은 온도계를 사용하는 경우 온도계는 시험관 깊숙이 돌출되어야 합니다. 훨씬 더 차가운 주변 공기는 증기 영역의 내부에 있지 않은 수은을 냉각시킵니다. 결과 온도 오차는 대략 공식 ΔT = 0.000154 n(T - t)으로 설명됩니다. (n = 돌출부의 길이(cm), T = 관찰된 비등 온도, t = 주변 공기 온도).[8]-기압이 수은 760mm에서 벗어나면 추가 끓는점 보정 계수를 고려해야 합니다. 대략적으로 말하면 정상 압력에서 0.36%(수은 2.4mm)의 압력 편차는 최소 0.1°C의 끓는점 편차를 초래합니다.[9]