جدول المحتويات
ماهية نقطة الغليان
تُعرف نقطة الغليان بأنها الدرجة الحرارية التي تتحول عندها المادة من حالتها السائلة إلى حالتها الغازية.[1] يعتمد هذا التحول بشكل أساسي على الضغط؛ فعند الوصول لنقطة الغليان، يُصبح ضغط بخار السائل مساوياً للضغط الجوي المحيط.[2] من المهم التمييز بين الغليان والتبخر، فالغليان ظاهرة تحدث في جميع أنحاء السائل، بينما التبخر ظاهرة سطحية تحدث عند أي درجة حرارة.
خلال الغليان، تتشكل فقاعات بخار داخل السائل. توجد نقطة حرجة (Critical Point) حيث تتساوى كثافة السائل والبخار، وتُعرف درجة الحرارة المصاحبة بذلك بدرجة الحرارة الحرجة، والتي تحدث عند نقطة الضغط الحرجة.[4]
العوامل المؤثرة على نقطة الغليان
الضغط
يُعد الضغط عاملاً أساسياً في تحديد نقطة الغليان. فكلما زاد الضغط الجوي، زادت كمية الطاقة اللازمة لغليان السائل، وبالتالي ارتفعت نقطة الغليان. العكس صحيح، ففي المناطق المرتفعة حيث الضغط الجوي منخفض، تكون نقطة غليان الماء أقل من 100 درجة مئوية، مثلاً، تصل إلى حوالي 72 درجة مئوية على قمة جبل إيفرست.[1] ضغط البخار، الذي يعتمد على القوى بين جزيئات السائل، يؤثر أيضاً على نقطة الغليان.
القوى بين الجزيئات
القوى بين جزيئات السائل تلعب دوراً حاسماً في تحديد ضغط البخار، وبالتالي نقطة الغليان. كلما زادت قوة الترابط بين الجزيئات، قلّ ضغط البخار، وزادت نقطة الغليان. تختلف هذه القوى حسب نوع الروابط الكيميائية في المادة، حيث تُعد الروابط الأيونية أقوى من الروابط الهيدروجينية، ثم ثنائية القطب، وأخيراً قوى فان دير والس (Van der Waals) الأضعف.[6]
الكتلة الجزيئية
تؤثر الكتلة الجزيئية (الوزن الجزيئي) بشكل مباشر على نقطة الغليان. فكلما زادت الكتلة الجزيئية للمادة، زادت نقطة غليانها. مثلاً، يزداد عدد ذرات الكربون في سلسلة هيدروكربونية يرفع نقطة الغليان.[6]
مرحلة ما بعد الغليان
عند الوصول لنقطة الغليان، يُصبح ضغط البخار مساوياً للضغط الخارجي، فتبدأ فقاعات البخار بالتشكل بسرعة. تثبت درجة حرارة السائل عند نقطة الغليان حتى يتحول كلياً إلى الحالة الغازية.[8] لا يمكن تغيير هذه العلاقة الثابتة بين درجة الحرارة وحالة المادة إلا بتغيير الضغط الخارجي، كما في أواني الضغط التي تُساعد على تسريع عملية الطهي.
نقاط غليان بعض المواد
فيما يلي بعض الأمثلة لنقاط غليان مواد شائعة:
| اسم المادة | نقطة الغليان (°م) |
|---|---|
| الماء | 100 |
| الأسيتون | 56 |
| الكحول الإيثيلي | 78.37 |
| النيتروجين | -195.8 |
| الهيليوم السائل | -269 |
| الكالسيوم | 1484 |
| الألمنيوم | 2441 |
| الذهب | 2800 |
| الحديد | 2870 |
| الأكسجين | -183 |
| الفضة | 2212 |
| الزنك | 910 |
| الزركونيوم | 4377 |
خلاصة
نقطة الغليان خاصية فيزيائية مهمة للمواد، تحدد درجة تحولها من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. تتأثر هذه النقطة بعوامل متعددة، أهمها الضغط الجوي، القوى بين جزيئات المادة، وكتلتها الجزيئية. يُعد فهم نقطة الغليان أساسياً في العديد من التطبيقات العلمية والصناعية.
