Ebulição e as mudanças físicas dos elementos
O processo de ebulição faz parte das etapas de vaporização em que uma substância é submetida, resultando na alteração de seu estado físico. Ela é influenciada diretamente pelo valor da temperatura e da pressão exercida sobre a substância. Compostos puros e misturas necessitam de temperaturas determinadas de acordo com o elemento envolvido.
A ebulição, muitas vezes confundida com evaporação, possui características e etapas diferentes para que ocorra. Nela, o líquido transforma-se em gás a partir do aumento do calor latente posto sobre os elementos. O ponto de ebulição é o fator que determinará com precisão o momento em que o processo ocorrerá.
O que é ebulição?
Ebulição é o nome dado a alteração do estado líquido para o estado gasoso. Consiste em um fenômeno químico endotérmico (absorve o calor) estudado por físicos e químicos. Para que uma substância entre em ebulição, sua pressão de vapor precisa ser igual à pressão que existe sobre o líquido, denominada de pressão atmosférica. O chamado ponto de ebulição é quando a substância entram em ebulição, ou seja, a temperatura em que começa a ferver.
Como ocorre a ebulição?
Um líquido não ebuli se seu ponto de ebulição não for atingido durante o processo de aquecimento. Quando substâncias puras são aquecidas, a mudança acontecerá com temperatura constante. Já no aquecimento de misturas, as temperaturas em que a ebulição acontece são diferentes.
Em outras palavras, a pressão de valor de um líquido precisa ser igual à pressão existente sobre a superfície para que ele comece a ebulir. Um exemplo de ebulição é a fervura da água e do leite. Na cidade de São Vicente (litoral sul do Estado de São Paulo), por exemplo, a água pura aquecida em uma panela aberta atingirá seu ponto de ebulição em 100°C, pois a cidade encontra-se no nível do mar. Já no centro da cidade de São Paulo, localizada em uma altitude maior, o ponto será menor pois a pressão atmosférica da cidade também é baixa.
Características da ebulição
Para que um líquido sofra ebulição é preciso que ele mantenha sua pressão constante para que a temperatura permaneça estável durante todo o processo. Além disso, para que a substância transforme-se totalmente em vapor, a quantidade de calor por porção de massa irá depender do elemento que constitui o líquido. Essa quantidade de vapor recebe o nome de calor latente de vaporização.
O ponto de ebulição em cada substância é diferente e determinada, pois a temperatura sofre alteração do ponto que irá ebulir dependendo do composto. Por exemplo, quando um alimento está sendo cozido em água fervente, o fogo não precisa ser baixado já que água está fervendo e mantém sua temperatura constante durante o processo de ebulição. Assim, o fogo baixo ou alto não interfere no tempo de cozimento.
Temperatura de ebulição
A temperatura sobre os compostos depende diretamente da substância que o constitui e da pressão a qual é submetido. Por exemplo, o ponto de ebulição da água, quando posta sob uma atmosfera, ocorre em 100°C e pode chegar até 120°C. Já a do hidrogênio acontece em -252,8°C.
O ponto de ebulição será menor se a pressão sobre a substância também for em menor quantidade, assim como o ponto será maior se a pressão sobre ele também for mais elevada.
O cálculo para saber a quantidade precisa de calor para que o líquido sofra alteração de estado é feita pela quantidade de calor (Qv) igual a massa (g) multiplicada pela quantidade de calor latente (Lv). Ou seja:
- Qv = m . Lv
Calor latente na ebulição
Como dito anteriormente, para que o processo de ebulição ocorra ele irá depender diretamente da quantidade de calor latente da vaporização e da sua massa. Os principais elementos e a quantidade necessária de calor latente são:
- Água = 539,6 cal/g
- Chumbo = 208 cal/g
- Cobre = 1290 cal/g
- Enxofre = 78 cal/g
- Etanol = 204 cal/g
- Éter = 89 cal/g
- Ferro = 1515 cal/g
- Hidrogênio = cal/g
- Mercúrio = 68 cal/g
- Metanol = 262,8 cal/g
- Nitrogênio = 47,6 cal/g
- Ouro = 377 cal/g
- Oxigênio = 50,9 cal/g
Estados físicos da matéria
Assim como a ebulição está englobada no processo de vaporização, há outros processos que também alteram e transformam o estado físico de matérias. As principais etapas de mudança, são:
- Fusão: transformação do sólido para o líquido;
- Condensação (ou liquefação): mudança do estado gasoso para o líquido;
- Solidificação: transformação do líquido para o sólido
- Sublimação: mudança direta do estado sólido para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido.
Fusão, calefação e condensação
A diferença entre fusão e ebulição consiste na primeira sendo a transformação do estado sólido para o estado líquido, ou seja, do gelo para a água. Há também o ponto de fusão de alguns substâncias, como a água, que ocorre em 0°C.
Já a calefação refere-se a um processo mais rápido do que a ebulição e a evaporação. Por exemplo, quando gotas de água são jogadas sobre uma superfície quente. Isso pode ser observado quando algum líquido cai sobre a boca do fogo que ainda está em temperatura elevada.
A condensação difere-se da ebulição pois consiste em um processo de transformação do vapor em líquido, ou seja, do estado gasoso quando o líquido. Este processo pode ser observado quando um líquido gelado em um copo começa a formar gotículas de água na parte externa do recipiente gelado.
Diferença entre ebulição e evaporação
Evaporação e ebulição fazem parte do processo de vaporização de uma substância, quando transforma-se do estado líquido para o gasoso. No entanto, as duas fases possuem características diferentes entre si.
Enquanto um consiste em ebulição instantânea, em um processo rápido de transformação com formação de bolhas na superfície, a evaporação consiste em um processo mais lento.
A evaporação difere-se pois acontece em temperaturas menos elevadas do que o ponto de ebulição, em temperatura ambiente por exemplo. Sua pressão é constante e age sobre as moléculas de água, que aos poucos transformam-se de estado líquido para o gasoso (gás). Este processo predomina-se na superfície da substância, não causa o aparecimento de bolhas e nem a agitação.
A água de rios é um exemplo de evaporação, pois ela evapora de forma progressiva e apenas sua superfície transforma-se em vapor. Outra diferença da evaporação entre a ebulição, é sua intensidade em temperaturas mais elevadas e pressões mais baixas.
