Significado de punto de ebullición Definición, explicación, diferencia evaporación, y condensación
MSc. Licenciada en Química
Definición formal
El punto de ebullición representa la temperatura a la que se desarrolla la presión de vapor en un líquido, resultando exactamente igual a la presión atmosférica, remarcando que la presión de vapor se entiende como la presión que crean las partículas de vapor sobre el líquido.
Explicación del fenómeno
Cuando calentamos un líquido, al cabo de un tiempo, podemos apreciar que se produce un burbujeo contante. En este punto, es fácil aseverar que el líquido está hirviendo y pasando a la forma de gas, por lo cual se evapora rápidamente. Durante este proceso, la temperatura en el líquido permanece constante, cuyo valor corresponde al punto de ebullición del líquido.
Puesto que, la presión atmosférica cambia con la altura y con las condiciones meteorológicas, los puntos de ebullición de los líquidos, también cambian. Por ejemplo, si nos encontramos a nivel del mar y necesitamos hervir agua para cocinar un huevo, el agua hervirá a 100ºC ya que la presión atmosférica es 760 mmHg y el huevo se cocinará en unos 3 minutos. Si nos mudamos al Monte Everest, a más de 8 mil metros sobre el nivel del mar, necesitamos más tiempo para cocinar el huevo, porque allí la presión atmosférica es menor haciendo que el agua hierve a menor temperatura, de modo que tendrá menos energía.
Si la presión atmosférica varía, también se modifica la temperatura a la cual hierven los líquidos, por eso es importante especificar la presión, en los datos de temperatura de ebullición. Ahora bien, cuando la presión atmosférica en el sistema donde está hirviendo el líquido, es exactamente igual a 1 atmósfera o 760 mmHg esta temperatura está definida como el punto de ebullición normal de ese líquido.
El punto de ebullición sirve, entre otras cosas, para identificar a las sustancias ya que es una propiedad característica de los materiales y no se altera al variar la cantidad de materia. Esto quiere decir, que es una propiedad intensiva, no depende de la cantidad de líquido, sino de la naturaleza (estructura química) del mismo.
¿Cómo se logra determinar el punto de ebullición?
Se determina, generalmente, colocando un termómetro en el líquido mientras éste se calienta hasta hervir. También se utilizan equipos de destilación para marcar el punto de ebullición de muchas sustancias líquidas.
Por ejemplo, las fracciones de petróleo se separan de acuerdo a sus puntos de ebullición durante el proceso de destilación fraccionada en las refinerías. Es importante, sin embargo, considerar que algunas sustancias se descomponen por el calentamiento y no es posible determinar su punto de ebullición. Un ejemplo es el azúcar o la sacarosa.
Diferencia entre evaporación y ebullición
La evaporación muchas veces se confunde con la ebullición; aunque son procesos relacionados no son idénticos. Un líquido no necesita hervir para evaporarse. La evaporación ocurre espontáneamente. Si dejas un líquido, como por ejemplo, el agua en un recipiente sin taparlo, verás que a los pocos días el agua se ha evaporado; la evaporación ocurrió sin que el líquido hirviera. Esto ocurre porque las partículas superficiales del líquido tienen mayor tendencia a escapar que el resto del líquido y realmente, lo hacen poco a poco.
Existen sustancias que se evaporan más fácilmente que otras. Las sustancias muy volátiles como la acetona y el alcohol, se evaporan bastante rápido sin hervir por eso percibimos su olor con facilidad en recipientes abiertos.
La ebullición es un proceso diferente. Al hervir todas las partículas del líquido están en la capacidad de escapar a la fase gaseosa en la medida que se mantiene el líquido hirviendo.
Vaporización y Condensación
Gracias a que las moléculas de los líquidos se encuentran en continuo movimiento, de vez en cuando, una de esas moléculas adquiere suficiente energía y se escapa de la superficie del líquido para convertirse en vapor, a través de un proceso llamado vaporización. Sin embargo, si el líquido se introduce en un recipiente cerrado este no se evapora. ¿Por qué no se evapora? Lo que ocurre es que, a pesar de que parte del líquido se convierte en vapor, las moléculas gaseosas quedan atrapadas dentro del recipiente, no logran escapar porque el recipiente está cerrado.
Así, con el tiempo el aire dentro del recipiente se satura (se llena de estas partículas de vapor) y la vaporización parece detenerse. Sin embargo, el movimiento de las moléculas de líquido y vapor no ha cesado. Algunas moléculas de líquido continúan escapando hacia el estado vapor. Las moléculas de vapor en el espacio por encima del líquido chocan ocasionalmente con la superficie del líquido, donde son capturadas y regresan al estado líquido. Esta conversión de vapor a líquido se llama condensación.
Bibliografía
Burns R. Fundamentos de Química. 2da ed. Prentice Hall Hispanoamerica, s.a. 1996.
Trabajo publicado en: Mar., 2021.
