Punto de Ebullición
El punto de ebullición es la temperatura a la cual un líquido hierve, donde su presión de vapor es igual a la presión circundante; 100 grados Celsius para el agua a nivel del mar.
Definition
El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido es igual a la presión de la atmósfera sobre él, permitiendo que se formen burbujas de vapor en todo el líquido en lugar de solo en su superficie, y como depende de la presión, el punto de ebullición normal se define específicamente a $1\text{ atm}$. Es una propiedad física intensiva útil para identificar una sustancia, ya que los líquidos con atracciones intermoleculares más fuertes tienen puntos de ebullición más altos, y se puede hallar a partir de la ecuación de Clausius-Clapeyron usando la entalpía de vaporización de un líquido; la regla de Trouton señala que $\Delta S_{vap} = \Delta H_{vap}/T_b$ es aproximadamente $85\text{ J/mol}\cdot\text{K}$ para muchos líquidos, con líquidos con enlaces de hidrógeno como el agua ($109\text{ J/mol}\cdot\text{K}$) como una excepción notable, y los solutos no volátiles disueltos suben el punto de ebullición según $\Delta T_b = iK_b m$.
Example
El agua hierve a $100^\circ\text{C}$, el alcohol para friccionar a aproximadamente $82^\circ\text{C}$, y el aceite de cocina no hierve hasta bien por encima de $200^\circ\text{C}$; una vez que el agua alcanza su punto de ebullición deja de calentarse más sin importar qué tan alta esté la llama, ya que el calor extra solo produce más vapor, y en la cima del Monte Everest, donde la presión es aproximadamente un tercio de la del nivel del mar, el agua hierve cerca de $70^\circ\text{C}$, demasiado fría para preparar buen té. Entre los hidruros del grupo $16$, el enlace de hidrógeno hace del agua la excepción: el $H_2S$ hierve a $-60^\circ\text{C}$, el $H_2Se$ a $-41^\circ\text{C}$, y el $H_2Te$ a $-2^\circ\text{C}$, subiendo con la masa molar como se espera, y sin embargo el más ligero de ellos, el $H_2O$, hierve a $100^\circ\text{C}$ en lugar de los aproximadamente $-80^\circ\text{C}$ que tendría sin el enlace de hidrógeno.
Key Insight
Añadir sal al agua de la pasta sube su punto de ebullición solo aproximadamente medio grado para una cantidad típica, así que la verdadera razón para añadirla es el sabor, no cocinar más rápido. La destilación fraccionada separa líquidos por punto de ebullición, y cuanto más cercanos sean dos puntos de ebullición, más platos teóricos necesita una columna, un principio que sustenta la refinación del petróleo, la producción de licores, e incluso separar el aire líquido en nitrógeno ($-196^\circ\text{C}$) y oxígeno ($-183^\circ\text{C}$).