La température d’ébullition

Température d'ébullition
  1. Définition
  2. Influence de la pression
  3. Influence des solutés
  4. Mesure d’une température d’ébullition
  5. Identifier une espèce chimique à partir de sa température d’ébullition
  6. Température de liquéfaction
  7. Liste de températures d’ébullition classées par valeurs croissantes
  8. Liste de températures d’ébullition classées par ordres alphabétiques

Définition

Il s’agit de la température à partir de laquelle un liquide pur passe entièrement à l’état gazeux.

La température d’ébullition:

  • se note en Teb ou θeb (θ est la lettre grecque thêta) avec parfois le nom de l’espèce chimique entre parenthèses.
  • son unité peut être le degré Celsius (°C) ou le degré Kelvin (°K)
  • est caractéristique de chaque espèce chimique
  • varie en présence de soluté dissous dans le liquide
  • dépend fortement de la pression

Remarque
Un liquide peut coexister avec son état gazeux à une température inférieure à la température d’ébullition, on dit qu’il s’évapore: l’évaporation et l’ébullition sont deux modes de vaporisations possibles.

Influence de la pression

La température d’ébullition, tout comme la température de fusion dépend de la pression:

  • Lorsque la pression augmente, la température d’ébullition augment aussi
  • Lorsque la pression diminue la température d’ébullition de l’eau diminue aussi

Les variations de température d’ébullition induites par les variations de pression sont cependant nettement plus importantes que celles des température de fusion.

Par exemple, celle de l’eau est de

  • 120,2°C à 2,000 bar
  • 111,4°C à 1,500 bar
  • 104,8°C à 1,200 bar
  • 102,3 °C à 1,100 bar
  • 100 °C à 1,013 bar
  • 99,6°C à 1,000 bar
  • 96,7 °C à 0,900 bar
  • 93,5 °C à 0,800 bar
  • 81,4 °C à 0,500 bar
  • 60,1 °C à 0,200 bar

(Source: CRC Handbook of chemistry and physics p 888)

En raison de du lien étroit qui existe entre la pression et la température de fusion cette dernière peut varier:

  • en fonction de l’altitude, puisque la pression atmosphérique décroit avec cette dernière c’est aussi le cas pour la température d’ébullition.
  • en fonction des conditions météorologiques qui peuvent s’accompagner de variations de pression atmosphérique. 101 325 Pa est une pression « moyenne » mais il peut se produire des dépressions (baisses de pression atmosphérique) ou des anticyclones (hausse de pression atmosphérique). Une dépression s’accompagne donc d’une baisse de température d’ébullition tandis qu’un anticyclone s’accompagne d’une hausse (étant donné l’amplitude de ces variations, la température d’ébullition ne change cependant que de quelques dixièmes de degré)

Influence des solutés

Si un liquide n’est pas pur alors les solutés qu’il contient peuvent faire varier sa température d’ébullition, d’une manière générale:

La température d »ébullition d’une solution est d’autant plus élevée que la concentration en soluté est importante.

Par exemple une eau salée commence à bouillir à une température à une température plus élevée que celle de l’eau pure.

Remarques

Une solution n’a pas une valeur de température d’ébullition clairement définie car cette dernière ne reste pas constante mais varie au cours de l’ébullition

La température d’ébullition d’un liquide permet dévaluer la pureté, plus elle s’écarte de sa valeur théorique et plus il contient d’impureté (plus la concentration en soluté en grande)

Mesure d’une température d’ébullition

Elle peut se faire en provoquant l’ébullition du corps pur liquide:

  • Ce dernier peut par exemple être placé dans un ballon chauffé par un chauffe-ballon (ce qui permet d’obtenir un chauffage homogéne).
  • Le ballon doit être laissé à pression atmosphérique et ne doit surtout pas être fermé hermétiquement sinon l’ébullition ne peut être atteinte.
  • La température est mesurée par un thermomètre, celui-ci doit plonger dans le liquide sans être en contact avec les parois en verre afin de ne pas perturber les mesures.

Lorsque le chauffage est mis en marche:

  • la température du liquide augmente régulièrement
  • si le liquide contient des gaz dissous (au contact de l’air par exemple) ils sont en général éliminés lors du chauffage car leur solubilité diminue lorsque la température augmente (Ils forment alors les premières bulles visibles).
  • L’apparition de bulles et l’obtention d’un « palier » où la température reste constante indiquent qu’il y a ébullition, le thermomètre affiche alors la température d’ébullition.

Précautions:

  • Attention aux liquides inflammables, il ne faut surtout pas les chauffer au-delà de leur température d’autoinflammation (à partir de laquelle ils d’enflamment spontanément)
  • Il faut éviter de chauffer à l’air libre des espèces chimiques toxiques, irritantes ou présentant tout risque pour la santé car le chauffage et l’ébullition en diffuse des quantités importantes dans l’air.

Identifier une espèce chimique à partir de sa température d’ébullition

Chaque corps pur possède sa propre température d’ébullition qui le caractérise par conséquent cette dernière doit permettre de l’identifier.

En pratique il l’utilisation de cette grandeur présente quelques inconvénients:

  • sa mesure est expérimentalement est délicate (il faut prendre un certains nombre de précaution)
  • sa valeur est fortement liée à la pression atmosphérique ce qui peut induire des imprécisions certes faibles mais parfois suffisantes pour empêcher de distinguer des liquides dont les températures d’ébullition sont proches.

Température de liquéfaction

La température d’ébullition d’une espèce chimique correspond aussi à sa température de liquéfaction. Cette dernière est à la température à partir de laquelle un gaz peut coexister avec l’état liquide.

Par exemple, la température d’ébullition de l’eau est de 100°C, ce qui correspond aussi à sa température de liquéfaction.

Liste de températures d’ébullition classées par valeurs croissantes

Le tableau ci-dessous fournit une liste de températures d’ébullition pour différentes espèces chimiques à une pression d’une atmosphère (101325 Pa) classées par ordre croissant.

(Source: CRC Handbook of chemistry and physics)

Espèce chimique Température d’ébullition
(en °C)
Helium -268,93
Dihydrogène -252,87
Néon -246,08
Diazote -195,79
Monoxyde de carbone -191,5
Difluor -188,12
Argon -185,9
Dioxygène -182,95
Hélium -168,9
Méthane -161,48
Krypton -153,22
Tetrafluoromethane -128,0
Xenon -108,11
Ethylène -103,77
Ethane -88,6
Floromethane -78,4
Sulfure d’hydrogène -59,55
Propène -47,69
Propane -42,1
Dichlore -34,04
Ammoniaque -33,33
Cyclopropane -32,81
Chloromethane -24,09
Dioxyde de soufre -10,05
Butane -0,5
Acetaldehyde 20,1
Furane 31,5
Pentane 36,03
Trioxyde de soufre 45
Propanal 48
Cyclopentane 49,3
Acetone 56,05
Dibrome 58,8
Chloroforme 61,1
Methanol 64,5
Hexane 68,73
Tetrachloromethane 76,8
Ethanol 78,29
Benzène 80.09
Cyclohexane 80,73
Acide nitrique 83
Heptane 98,5
Eau 100
Toluène 110,63
Acide acétique 117,9
Octane 125,67
Styrène 145
Eau oxygénée 150,2
Benzaldéhyde 179,05
Phenol 181,87
Aniline 184,17
Diiode 184,4
Glycol 197
Kérosène Entre 204 et 293
Naphatalène 217,9
Glycerol 290
Acide sulfurique 337
Mercure 356,7
Acide oléïque 360
Soufre 444,60
Zinc 907
Plomb 1749
Argent 2162
Aluminium 2519
Or 2856
Fer 2861
Nickel 2913
Titanium 3287
Bore 4000
Uranium 4131
Zirconium 4409
Tungstène 5555

Liste des températures d’ébullition classées par ordre ordre alphabétique

Espèce chimique Température d’ébullition
(en °C)
Acetaldehyde 20,1
Acetone 56,05
Acide acétique 117,9
Acide nitrique 83
Acide oléïque 360
Acide sulfurique 337
Aluminium 2519
Ammoniaque -33,33
Aniline 184,17
Argent 2162
Argon -185,9
Benzaldéhyde 179,05
Benzène 80.09
Bore 4000
Butane -0,5
Chloroforme 61,1
Chloromethane -24,09
Cyclohexane 80,73
Cyclopentane 49,3
Cyclopropane -32,81
Diazote -195,79
Dibrome 58,8
Dichlore -34,04
Difluor -188,12
Dihydrogène -252,87
Diiode 184,4
Dioxyde de soufre -10,05
Dioxygène -182,95
Eau 100
Eau oxygénée 150,2
Ethane -88,6
Ethanol 78,29
Ethylène -103,77
Fer 2861
Fluoromethane -78,4
Furane 31,5
Glycerol 290
Glycol 197
Helium -268,93
Heptane 98,5
Hexane 68,73
Kérosène Entre 204 et 293
Mercure 356,7
Méthane -161,48
Methanol 64,5
Monoxyde de carbone -191,5
Naphatalène 217,9
Néon -246,08
Nickel 2913
Octane 125,67
Or 2856
Pentane 36,03
Phenol 181,87
Plomb 1749
Propanal 48
Propane -42,1
Propène -47,69
Soufre 444,60
Styrène 145
Sulfure d’hydrogène -59,55
Tetrachloromethane 76,8
Tetrafluoromethane -128,0
Titanium 3287
Toluène 110,63
Trioxyde de soufre 45
Tungstène 5555
Uranium 4131
Xenon -108,11
Zinc 907
Zirconium 4409

 

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