Para poder hablar del punto de ebullición debemos saber un poco sobre su historia la cual se remonta al hombre primitivo, ya que ellos sin saber a profundidad sus características, se beneficiaban de la temperatura y el fuego para lograr el punto correcto, a lo que ahora llamamos punto de ebullición.
Para poder entender a lo que se refiere con “Punto de ebullición” debemos indagar un poco sobre la temperatura, ya que esta es la característica fundamental que hace que se realice dicho punto.
Entender la temperatura para conocer el punto de ebullición
La temperatura varía dependiendo del ambiente al que este expuesto, como se puede observar al tocar una piedra que se ha encontrado en la sombra a una que ha sido expuesta al sol.
A simple vista, solo podemos dar una valoración aproximada de la temperatura de los objetos, ya que estas son realizadas a través del tacto así que solo podemos decir que esta fría, caliente o tibia, pero no un número exacto.
Esto creó la necesidad de un aparato que pudiese medir la temperatura de las sustancias para que se pudiese dar un resultado preciso, este primer invento se le debe el reconocimiento a Galileo, en el año 1592, ya que creó el primer aparato que podía medir la temperatura, al cual llamó “Termómetro”.
El nombre termómetro proviene del griego “thermos y metron” que se traduciría en medida del calor, este invento, aunque importante, tenía errores en sus resultados, no fue hasta 1641 que, gracias a los avances tecnológicos, El Duque de Toscana, realiza un termómetro con bulbo de alcohol y capilar sellado, utilizado actualmente.
El descubrimiento hecho por Celsius en 1740, sobre los puntos de ebullición y fusión del agua al nivel del mar (P=1 atm) como puntos fijos y una división de la escala en 100 partes (grados), dieron grandes avances en el conocimiento de las temperaturas que pueden obtener una sustancia.
El punto de ebullición, como ya se mencionó, es la temperatura la cual a su vez depende de la presión de vapor que se le esté aplicando, al ocurrir esto el líquido se evapora convirtiéndose en gas.
La temperatura estándar para definir que está en punto de ebullición (el momento en que una materia líquida pasa a transformarse en gas) es de 1Bar. Es importante saber que, si la temperatura sigue aumentando sin ninguna restricción luego del punto ebullición, este proceso pasa a ser “temperatura crítica”.
No hay una forma única de llegar al punto de ebullición (no hay un mismo tiempo exacto) ya que la temperatura varía dependiendo de la masa molecular del elemento al que se le aplique.
Puede que, aunque el líquido en su totalidad no haya llegado a su punto de ebullición, puede haber moléculas que ya estén listas para elaborar el proceso de evaporación, esto debido a que ya esas moléculas tienen suficiente energía.
Cálculo para el punto de ebullición
Esta ecuación es llamada “ecuación de Clausius-Clapeyron”, la cual se puede utilizar para calcular el punto de ebullición dependiendo del cual sea el líquido utilizado.
P1: Es la presión igual a 1 bar, o en atmósferas (0,986923 atm)
T1: Es la temperatura de ebullición (punto de ebullición) del componente, medida a la presión de 1 bar (P1) y expresada en grados Kelvin (K).
P2: Es la presión de vapor del componente expresado en bar o en atm.
T2: Es la temperatura del componente (expresada en grados Kelvin) a la que se mide la presión de vapor P2.
H: Es la variación de entalpía de vaporización promedio en el rango de temperaturas que se está haciendo el cálculo. Se expresa en J/mol o unidades equivalentes de energía.
R: Es la constante de los gases equivalente a 8,314 J/Kmo
Ln: Es el logaritmo natural
Se despeja la temperatura de ebullición (punto de ebullición) T1
A continuación, se presentará algunas de las sustancias más comunes, en su punto natural de presión (1 atm), estos registros se utilizan para poder calcular la temperatura necesaria dependiendo de cada elemento.
- Agua: 100 ºC
- Helio: -268,9 ºC
- Hidrógeno: -252,8 ºC
- Calcio: 1484 ºC
- Berilio: 2471 ºC
- Silicio: 3265 ºC
- Carbono en forma de grafito: 4827 ºC
- Boro: 3927 ºC
- Molibdeno: 4639 ºC
- Osmio: 5012 ºC
- Wolframio: 5930 ºC
Punto de fusión
Este punto al igual que el punto de fusión depende de la temperatura, la diferencia es que este punto trata de la transformación de un sólido a líquido, este sólido es expuesto a una temperatura constante de calor, hasta que las partículas llegan a un punto donde empiezan a separarse, convirtiéndose de sólido a líquido.
El punto de fusión, se puede ocasionar de forma natural cuando el sólido es expuesto a temperaturas bajas de calor, lo que ocasiona que lentamente se vaya derritiendo, hasta convertirse en líquido.
Dependiendo de, si la sustancia utilizada es pura o es una mezcla, varía el punto de fusión, ya que entre menos pura es la sustancia es menor el punto de fusión, este conocimiento se puede utilizar para determinar la pureza de un elemento.
Este punto tiene varios usos, como en la metalúrgica donde se derriten los metales y minerales para moldear el elemento y luego se vuelve a enfriar, también en la cocina donde se puede descongelar alguna comida para ser consumida.
Punto de Congelación
En este punto el líquido se solidifica, este proceso hace que el líquido se contraiga lo que tiene como resultado que las partículas se unan y se pongan en un estado rígido, en el punto de congelación el elemento puede romperse, pero aun así mantendrá su rigidez molecular.
El punto de congelación es de 0°, al contrario del punto de fusión que adquiere energía calórica, en el punto de congelación es necesario retirar la energía calórica para que pueda efectuarse el proceso exitosamente.
El líquido debe mantenerse en las temperaturas de 0° para poderse congelar, aunque si su temperatura disminuye puede que no logre el punto de congelación, cuando esto sucede puede cambiar completamente el resultado de la sustancia expuesta a dichas temperaturas.
