Point d'ébullition

Diagrammes de phase d'un corps pur "habituel" et de l'eau.

On appelle point d'ébullition d'un corps les conditions de température et de pression qui doivent être réunies pour qu'il passe rapidement de l'état liquide à l'état gazeux (il bout).

Corps purs

Dans le cas d'un corps pur, les points d'ébullition forment dans le diagramme de phase la courbe qui sépare la zone liquide de la zone gazeuse. C'est-à-dire que pour une pression donnée, l'ébullition se produit à une température fixe.

Dans ce cas, le point d'ébullition est identique au point de condensation, qui représente les conditions nécessaires au passage de l'état gazeux vers l'état liquide.

Cas de l'eau

L'échelle de température Celsius était à l'origine définie de telle manière que la température d'ébullition de l'eau à la pression d'une atmosphère soit 100ºC. La définition de la pression standard a été affinée depuis, et l'on prend en compte pour le calcul du point d'ébullition la chaleur nécessaire au changement d'état (égale à environ 2 250 J/g pour l'eau), de sorte que le point d'ébullition de l'eau à la pression standard est actuellement de 99,98 °C (211,964 °F).

Une application courante de l'interdépendance entre température d'ébullition et pression d'ébullition est l'autocuiseur. C'est grâce à une augmentation de la pression (couramment de l'ordre du bar) que l'on peut faire passer la température d'ébullition de l'eau de 100 °C (212 °F) à environ 120 °C (248 °F). Ces deux températures correspondent bien à des températures d'ébullition. Cependant, seule la valeur de 100 °C est une valeur prise dans l'état standard, et par là la température standard d'ébullition de l'eau.

Point d'ébullition standard

Dans les tables de thermodynamique des produits chimiques, on n'indique pas tout le diagramme de phase, mais seulement la température d'ébullition dans l'état standard, c'est-à-dire à la pression d'une atmosphère (1 013,25 hPa). Ce point d'ébullition est alors appelé point d'ébullition standard, et la température température d'ébullition standard. Le terme point d'ébullition est souvent employé pour désigner la température d'ébullition standard dans le langage courant, en supposant la pression fixée.

Le tableau suivant donne les températures d’ébullition des éléments à l'état standard à 1 atm en °C  :

H −252,8

He −268,9

Li 1 342

Be 2 471

B 4 000

C 3 825

N −195,8

O −183

F −188,1

Ne −246,1

Na 882,9

Mg 1 090

Al 2 519

Si 3 265

P 280,5

S 444,6

Cl −34

Ar −185,8

K 759

Ca 1 484

Sc 2 836

Ti 3 287

V 3 407

Cr 2 671

Mn 2 061

Fe 2 861

Co 2 927

Ni 2 913

Cu 2 562

Zn 907

Ga 2 204

Ge 2 833

As 616

Se 685

Br 58,8

Kr −153,3

Rb 688

Sr 1 382

Y 3 345

Zr 4 409

Nb 4 744

Mo 4 639

Tc 4 265

Ru 4 150

Rh 3 695

Pd 2 963

Ag 2 162

Cd 767

In 2 072

Sn 2 602

Sb 1 587

Te 988

I 184,4

Xe −108,1

Cs 671

Ba 1 897

*

Lu 3 402

Hf 4 603

Ta 5 458

W 5 555

Re 5 596

Os 5 012

Ir 4 428

Pt 3 825

Au 2 856

Hg 356,6

Tl 1 473

Pb 1 749

Bi 1 564

Po 962

At

Rn −61,7

Fr

Ra

**

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

↓

*

La 3 464

Ce 3 443

Pr 3 520

Nd 3 074

Pm 3 000

Sm 1 794

Eu 1 529

Gd 3 273

Tb 3 230

Dy 2 567

Ho 2 700

Er 2 868

Tm 1 950

Yb 1 196

**

Ac 3 198

Th 4 788

Pa

U 4 131

Np

Pu 3 228

Am 2 011

Cm 3 100

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Mélanges

Dans le cas d'un mélange, le point d'ébullition dépend non seulement de la pression et de la température, mais aussi de la concentration des différents composants du mélange et des réactions chimiques qui se produisent entre eux. Les différents composants s'évaporant à des vitesses différentes, leurs concentrations relatives évoluent pendant l'ébullition : on parle alors de distillation. La température ne reste pas constante, mais suit cette évolution. Les bouilleurs de cru utilisent cette variation pour estimer la proportion d'alcool restant dans le moût qu'ils distillent : à 100ºC, tout l'alcool est évaporé, il ne reste que de l'eau.

Évaporation sans ébullition

Les liquides peuvent aussi passer sans bouillir de l'état liquide à l'état gazeux, à des températures plus basses que celle du point d'ébullition : il s'agit alors d'évaporation et pas d'ébullition. C'est comme ça que les routes sèchent après la pluie et le linge après avoir été lavé, sans qu'on les chauffe à 100ºC.