El punt d'ebullició o la temperatura d'ebullició d'una substància és la temperatura a la que les fases líquida i gasosa es troben en equilibri, és a dir, quan la pressió de vapor del líquid s'iguala a la pressió externa. Hi ha una relació directa entre la temperatura d'ebullició i la pressió que suporti el líquid, com més gran sigui la pressió, més gran serà la temperatura d'ebullició.
La temperatura d'una substància o d'un cos és una mesura de l'energia cinètica de les seves molècules. A temperatures inferiors al punt d'ebullició, només una petita fracció de les molècules de la superfície, tenen suficient energia per a trencar la tensió superficial i escapar.
En arribar al punt d'ebullició, la majoria de les molècules són capaces de fugir des de qualsevol part del cos (no només des de la superfície). Tanmateix, per a la creació de bombolles en tot el volum del líquid, es necessiten imperfeccions o moviment, precisament a causa del fenomen de la tensió superficial. Un líquid pot escalfar-se per sobre del seu punt d'ebullició. En aquest cas parlem de sobreescalfament. En un líquid sobreescalfat, una petita pertorbació, provocarà una ebullició sobtada (i potser fins i tot explosiva) del líquid. Aquest fenomen es pot observar en escalfar aigua en un recipient llis (per exemple de Pyrex) en un microones. En afegir un sòlid (per exemple sucre) a aquesta aigua sobreescalfada, el contingut complet pot començar a bullir de manera explosiva, causant cremades a les persones properes.
El punt d'ebullició, depèn força de la pressió, a diferència del punt de fusió que ho fa molt menys. Aquesta diferència permet la intersecció de les corbes d'equilibri de fusió i ebullició en el diagrama Pressió - Temperatura, en l'anomenat punt triple, una pressió i temperatura on coexisteixen en equilibri les tres fases: sòlida, líquida i gasosa. El punt d'ebullició de l'aigua a 1 atmosfera és de 100°C
Punt d'ebullició estàndard En les taules termodinàmiques de productes químics, no s'indica tot el diagrama de fase, només la temperatura d'ebullició en l'estat estàndard, és a dir, amb una pressió d'una atmosfera (1013,25 hPa). Aquest punt d'ebullició es denomina punt d'ebullició normal i la Temperatura d'ebullició normal. El terme punt d'ebullició s'utilitza sovint per a referir-se al punt d'ebullició normal.
La següent taula mostra les temperatures d'ebullició en l'estat estàndard (1 atm) en °C:
Càlcul del punt d'ebullició El punt d'ebullició normal pot ser calculat mitjançant l'equació de Clausius-Clapeyron:
on: =Punt d'ebullició normal en Kelvin= Constant= La temperatura donada en Kelvin= logaritme en base e
Temperatura de saturació i pressió derecha|miniatura|280x280px|Demostració del punt d'ebullició més sota de l'aigua a una pressió més baixa, obtinguda mitjançant l'ús d'una bomba de buit. Un líquid saturat conté tanta energia tèrmica com pot sense bullir (o, al revés, un vapor saturat conté la menor energia tèrmica possible sense condensació).
La temperatura de saturació significa punt d'ebullició. La temperatura de saturació és la temperatura per a una pressió de saturació corresponent a la que un líquid bull en la seva fase de vapor. Es pot dir que el líquid està saturat d'energia tèrmica. Qualsevol addició d'energia tèrmica dona com a resultat una transició de fase.
Si la pressió en un sistema roman constant (isobàrica), un vapor a temperatura de saturació començarà a condensar-se en la seva fase líquida a mesura que s'elimina l'energia tèrmica (calor). De manera similar, un líquid a temperatura i pressió de saturació bullirà en la seva fase de vapor a mesura que s'apliqui energia tèrmica addicional.
El punt d'ebullició correspon a la temperatura a la qual la pressió de vapor del líquid és igual a la pressió ambiental circumdant. Per tant, el punt d'ebullició depèn de la pressió. Els punts d'ebullició poden publicar-se respecte al NIST, pressió estàndard dels EUA de 101.325 kPa (o 1 atm), o la pressió estàndard IUPAC de 100 kPa. En elevacions més altes, on la pressió atmosfèrica és molt menor, el punt d'ebullició també és menor. El punt d'ebullició augmenta amb l'augment de la pressió fins al punt crític, on les propietats del gas i del líquid es tornen idèntiques. El punt d'ebullició no es pot augmentar més enllà del punt crític. De la mateixa manera, el punt d'ebullició disminueix amb la pressió decreixent fins que s'aconsegueix el punt triple. El punt d'ebullició no pot reduir-se per sota del punt triple.
Si es coneix la calor de vaporatge i la pressió de vapor d'un líquid a una certa temperatura, el punt d'ebullició es pot calcular utilitzant l'equació de Clausius-Clapeyron, per tant:
+SímbolNomValorUnitatPunt d'ebullició normalKTemperatura conegudaKPressió conegudaPaPressió de vapor a PaConstant universal dels gasos8.314J / (mol K)Entalpia de vaporatgeJ / mol La pressió de saturació és la pressió per a una temperatura de saturació corresponent a la que un líquid bull en la seva fase de vapor. La pressió de saturació i la temperatura de saturació tenen una relació directa: a mesura que augmenta la pressió de saturació, també ho fa la temperatura de saturació.
Si la temperatura en un sistema roman constant (un sistema isotèrmic), el vapor a pressió i temperatura de saturació començarà a condensar-se en la seva fase líquida a mesura que augmenta la pressió del sistema. De manera similar, un líquid a pressió i temperatura de saturació tendirà ha d'estellar en la seva fase de vapor a mesura que disminueix la pressió del sistema.
Existeixen dues convencions respecte al punt d'ebullició estàndard de l'aigua. El punt d'ebullició normal és 99,97 °C a una pressió d'1 atm (és a dir, 101.325 kPa). El punt d'ebullició estàndard recomanat per la IUPAC de l'aigua a una pressió estàndard de 100 kPa (1 bar) és de 99.61 °C).Standard Pressure: La IUPAC defineix la "pressió estàndard" com a 105 Pa (que equival a 1 bar).Apèndix 1: Taules i gràfics de propietats (unitats SI), desplaceu-vos cap avall fins a la taula A-5 i llegiu el valor de temperatura de 99,61 °C a una pressió de 100 kPa (1 bar). Obtingut del lloc web d'educació superior de McGraw-Hill. A tall de comparació, en el cim del mont Everest, a una elevació de 8.848 m), la pressió és d'aproximadament 34 kPa (255 Torr) i el punt d'ebullició de l'aigua és de 71 °C). L'escala de temperatura Celsius es va definir fins a 1954 per dos punts: 0 °C es va definir pel punt de congelació de l'aigua i 100 °C es va definir pel punt d'ebullició de l'aigua a la pressió atmosfèrica estàndard.
Relació entre el punt d'ebullició normal i la pressió de vapor dels líquids miniatura|Una taula de pressió de vapor en escala logarítmica per a diversos líquids Com més gran sigui la pressió de vapor d'un líquid a una temperatura donada, menor serà el punt d'ebullició normal (és a dir, el punt d'ebullició a pressió atmosfèrica) del líquid.
El gràfic de pressió del vapor a la dreta mostra graphs de les pressions de vapor versus temperatures per a una varietat de líquids. Quan pot ser vist en el gràfic, els líquids amb les pressions de vapor més altes tenen la més baixa normal bullint punts.
Per exemple, en qualsevol temperatura donada, clorur de metil té la pressió de vapor més alta de qualsevol dels líquids en el gràfic. També té el més sota normal bullint punt (−24,2 °C), el qual és on la corba de pressió del vapor de clorur de metil (la línia blava) travessa la línia de pressió horitzontal d'una atmosfera (atm) de pressió de vapor absolut.
El punt crític d'un líquid és la temperatura més alta (i la pressió) a la qual realment bullirà.
Propietats dels elements L'element amb el punt d'ebullició més baix és l'heli. Tant els punts d'ebullició de reni com de tungstè superen els 5.000 K a pressió estàndard; Pel fet que és difícil mesurar temperatures extremes precisament sense biaix, tots dos han estat citats en la literatura per tenir un punt d'ebullició més alt.
Punt d'ebullició com a propietat de referència d'un compost pur Com pot veure's en la gràfica anterior del logaritme de la pressió de vapor enfront de la temperatura per a qualsevol compost químic pur dau, el seu punt d'ebullició normal pot servir com una indicació de la volatilitat general d'aquest compost. Un compost pur donat té només un punt d'ebullició normal, si n'hi hagués, i el punt d'ebullició i el punt de fusió normals d'un compost poden servir com a propietats físiques característiques d'aquest compost, enumerades en els llibres de referència. Com més alt sigui el punt d'ebullició normal d'un compost, menys volàtil serà el compost en general i, al revés, com més baix sigui el punt d'ebullició normal d'un compost, més volàtil serà el compost en general. Alguns compostos es descomponen a temperatures més altes abans d'aconseguir el seu punt d'ebullició normal, o fins i tot a vegades el seu punt de fusió. Per a un compost estable, el punt d'ebullició varia des del seu punt triple fins al seu punt crític, depenent de la pressió externa. Més enllà del seu punt triple, el punt d'ebullició normal d'un compost, si n'hi hagués, és més alt que el seu punt de fusió. Més enllà del punt crític, les fases líquides i de vapor d'un compost es fusionen en una sola fase, que pot denominar-se gas sobreescalfat. A qualsevol temperatura donada, si el punt d'ebullició normal d'un compost és més baix, aquest compost generalment existirà com un gas a la pressió externa atmosfèrica. Si el punt d'ebullició normal del compost és major, llavors aquest compost pot existir com un líquid o sòlid a aquesta temperatura donada a la pressió externa atmosfèrica, i així existirà en equilibri amb el seu vapor (si és volàtil) si els seus vapors estan continguts. Si els vapors d'un compost no estan continguts, alguns compostos volàtils poden evaporar-se malgrat els seus punts d'ebullició més alts. miniatura|350x350px|Punts d'ebullició d'alcans, alquens, èters, haloalcans, aldehids, cetones, alcohols i àcids carboxílics com a funció de la seva massa molar En general, els compostos amb enllaços iònics tenen punts d'ebullició normals alts, si no es descomponen abans d'aconseguir temperatures tan altes. Molts metalls tenen alts punts d'ebullició, però no tots. Generalment, en compostos amb molècules unides covalentment, a mesura que augmenta la grandària de la molècula (o massa molecular), augmenta el punt d'ebullició normal. Quan la grandària molecular es converteix en el d'una macromolècula, polímer o, d'altra banda, molt gran, el compost sovint es descompon a alta temperatura abans que s'aconsegueixi el punt d'ebullició. Un altre factor que afecta el punt d'ebullició normal d'un compost és la polaritat de les seves molècules. A mesura que augmenta la polaritat de les molècules d'un compost, augmenta el seu punt d'ebullició normal, sent iguals altres factors. Està estretament relacionada amb la capacitat d'una molècula per a formar enllaços d'hidrogen (en estat líquid), la qual cosa dificulta que les molècules abandonin l'estat líquid i, per tant, augmenten el punt d'ebullició normal del compost. Els àcids carboxílics simples es dimeritzen formant enllaços d'hidrogen entre les molècules. Un factor menor que afecta els punts d'ebullició és la forma d'una molècula. Fer que la forma d'una molècula sigui més compacta tendeix a disminuir lleugerament el punt d'ebullició normal en comparació amb una molècula equivalent amb més àrea de superfície. +Comparació dels punts d'ebullició de l'isòmer butàNom común-butàisobutàNom de IUPACbutà2-metilpropàForma Molecular140x140px132x132pxPunt d'ebullició (°C)−0.5−11.7 +Comparació dels punts d'ebullició de l'isòmer pentàNom común-pentàisopentàneopentàNom de IUPACpentà2-metilbutà2,2-dimetilpropàFormaMolecular160x160px140x140px120x120pxPunt d'ebullició (°C)36.027.79.5 miniatura|350x350px|Diagrama de punt d'ebullició binari de dos components hipotètics que només interactuen feblement sense un azeòtrop