EBULIÇÃO: CONCEITO, TIPOS E EXEMPLOS - QUÍMICA - 2025

A ebulição é a mudança de estado ou de uma fase líquida para o estado gasoso. Ela ocorre quando um líquido é aquecido até seu ponto de ebulição: a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido é igual à pressão atmosférica que é exercida sobre a superfície do líquido.

Em geral, na fervura o calor é fornecido na parte inferior do recipiente que contém o líquido. Começa a formação de bolhas que aumentam de volume à medida que sobem em direção à superfície do líquido, pois a pressão sobre elas diminui à medida que sobem.

Quando um líquido ferve, diz-se que atingiu o seu ponto de ebulição. Fonte: Pixabay.

Quando o líquido aquecido é água, as bolhas contêm vapor d'água; ou seja, eles já contêm água em estado gasoso. Além disso, as bolhas são distribuídas por todo o volume do líquido. A temperatura de ebulição da água gira em torno de 100ºC, à pressão de 1 atm (760 mmHg).

Para produzir a mudança de estado da fase líquida para a gasosa, é necessário fornecer energia (entalpia de vaporização). Enquanto ocorre a fervura, a temperatura da água permanece constante em 100 ºC, pois a energia térmica é perdida à medida que as moléculas de água líquida saem como vapor d'água.

Tipos de fervura

Existem dois tipos principais de ebulição: fluxo de calor nucleado e crítico.

Na ebulição nucleada, bolhas de pequeno volume se formam em locais diferentes no volume do líquido.

A formação de bolhas é observada após o aumento da temperatura

Enquanto isso, no fluxo de calor crítico, a ebulição ocorre quando a superfície onde o calor é fornecido para causar a ebulição, aquece acima de um valor crítico de temperatura, formando uma camada de vapor na superfície.

Ponto de ebulição

Fatores que determinam o ponto de ebulição

Pressão atmosférica

Um aumento na pressão atmosférica resulta em um aumento no ponto de ebulição, uma vez que é necessário aumentar a pressão do vapor d'água para equalizar a pressão atmosférica. Para isso, deve-se aumentar a temperatura da água, necessitando de maior gasto calórico.

Ao contrário, quando a pressão atmosférica diminui, como ocorre em uma montanha de grande altitude acima do nível do mar, o ponto de ebulição diminui, pois é necessária uma pressão de vapor menor igual à pressão atmosférica.

Forças intermoleculares

Moléculas em solução têm vários tipos de interação, incluindo: dispersão ou forças de London, forças dipolo-dipolo e ligações de hidrogênio. Quanto maior for a magnitude dessas forças, maior será o ponto de ebulição.

A energia térmica é necessária para quebrar a interação entre as moléculas de modo que possam ter energia suficiente para ferver. Por exemplo: éter metílico (C ₂ H ₆ O) tem um ponto de ebulição de 25 ° C, enquanto o éter etílico (C ₄ H ₁₀ O) tem um ponto de ebulição de 78,5 ° C.

A diferença entre os pontos de ebulição, apesar de terem estruturas químicas semelhantes, é explicada porque o éter etílico tem uma massa molecular mais elevada; Ambos formam ligações de hidrogênio, mas as forças dispersivas em C ₄ H ₁₀ O são mais fortes do que em C ₂ H ₆ O.

Diferença entre ebulição e evaporação

A ebulição se origina no líquido próximo à fonte de calor e se espalha por todo o volume do líquido. É visto nesta ilustração:

Enquanto isso, a evaporação é um fenômeno da superfície do líquido.

A evaporação ocorre quando uma molécula do líquido na interface ar-líquido tem energia suficiente para superar a tensão superficial exercida sobre ela; assim, ele escapa do seio do líquido e passa para a fase gasosa.

A evaporação pode ocorrer em qualquer temperatura, mas a possibilidade de sua ocorrência aumenta com a temperatura. A imagem a seguir mostra a água evaporando do solo:

Exemplos de fervura

Esterilização a vapor

É realizado em um equipamento denominado autoclave, que tem a capacidade de gerar altas pressões exercidas pelo vapor d'água, que não consegue escapar. Da mesma forma, ocorre um aumento do ponto de ebulição da água, o que permite que ela atinja temperaturas acima de 100 ºC.

Na autoclave são esterilizados materiais para cultura de tecidos, materiais cirúrgicos, materiais para uso em laboratórios, meios de cultura, etc. As condições utilizadas para esterilização na autoclave são: 15 libras de pressão, temperatura de 121 ºC e duração de 15 minutos.

Cozinhando comida

Os alimentos são aquecidos colocando-os na água. Durante o cozimento, utilizam-se temperaturas iguais ao ponto de ebulição da água (100 ºC). Os alimentos são aquecidos, durante o tempo que a experiência indica, para atingir as condições ideais de ingestão.

A comida chinesa usa o mínimo de fervura e vapor para preservar a cor, a textura e o sabor da comida. O tipo de cozimento conhecido como simmer usa temperaturas abaixo do ponto de ebulição. Cozinhar alimentos também é usado usando vapor.

Panela de pressão

A panela de pressão é usada para cozinhar alimentos. Seu funcionamento se baseia na capacidade de limitar o escape do vapor d'água produzido para a atmosfera, o que gera aumento da pressão interna.

O aumento da pressão exercida na superfície do líquido na panela se traduz no aumento do ponto de ebulição e no alcance de temperaturas acima de 100 ºC. Isso reduz o tempo de cozimento e, portanto, economiza no uso de combustível.

Dissipação de calor

A água é fervida em superfícies hidrofílicas para resfriar reatores nucleares e dispositivos eletrônicos de alta potência, evitando o superaquecimento. Para chegar ao ponto de ebulição e ferver, a água deve retirar calor de seu entorno e isso produz uma diminuição em sua temperatura.

Determinação da massa molar de solutos

Aumentar o ponto de ebulição da água é uma propriedade coligativa; e, portanto, dependente da concentração do soluto dissolvido. Sabendo disso, a massa molar do soluto pode ser estimada. No entanto, existem métodos mais precisos, como espectrometria de massa, que ainda é um método útil.

Industria açucareira

No refino da cana-de-açúcar para a produção do açúcar cristalino, o caldo da cana é fervido e a temperatura que atinge depende da concentração do açúcar nele.

A elevação do ponto de ebulição do caldo da cana é uma medida da concentração do açúcar na solução. Esta é uma informação importante para se conseguir a cristalização do açúcar.

Referências

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química (8ª ed.). CENGAGE Learning.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (26 de setembro de 2019). Definição de ebulição em química. Recuperado de: Thoughtco.com
3. Wikipedia. (2019). Ponto de ebulição. Recuperado de: en.wikipedia.org
4. Breslyn W. & Wyler C. (29 de setembro de 2019). Ebulição. Recuperado de: chem.libretexts.org
5. Ebulição. Recuperado de: chem.purdue.edu
6. Os editores da Encyclopaedia Britannica. (19 de maio de 2015). Ebulição. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
7. Prof. Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). Esterilização por calor humano.. Recuperado de: ucv.ve
8. Universidade de Purdue. (30 de abril de 2018). As superfícies repelentes de água podem ferver a água com eficiência e manter os eletrônicos resfriados. ScienceDaily. Recuperado de: sciencedaily.com
9. Brennan, John. (2019). Usos da elevação do ponto de ebulição. sciencing.com. Recuperado de: sciencing.com