kogepunkt

Kemi

2022

Vi forklarer, hvad kogepunktet er, og hvordan det beregnes. Eksempler på kogepunkt. Smelte- og frysepunkt.

Ved normalt tryk (1 atm) er vands kogepunkt 100 ° C.

Hvad er kogepunktet?

Kogepunktet er temperatur hvortil Tryk damp fra væske (tryk, som gasfasen udøver på væskefasen i et lukket system ved en bestemt temperatur) er lig med trykket omkring væsken. Når dette sker, bliver væsken til gas.

Kogepunktet er en egenskab, der i høj grad afhænger af det omgivende tryk. En væske, der udsættes for et meget højt tryk, vil have et højere kogepunkt, end hvis vi udsætter den for lavere tryk, det vil sige, at den vil tage længere tid at fordampe, når den udsættes for høje tryk. På grund af disse kogepunktsvariationer definerede IUPAC standardkogepunktet: det er den temperatur, ved hvilken en væske bliver til damp ved et tryk på 1 bar.

En vigtig pointe er, at kogepunktet for et stof ikke kan hæves i det uendelige. Når vi øger en væskes temperatur for at passere dens kogepunkt og stadig fortsætter med at øge den, når vi en temperatur kaldet "kritisk temperatur". Den kritiske temperatur er den temperatur, over hvilken gassen ikke kan omdannes til en væske ved stigende tryk, det vil sige, at den ikke kan gøres flydende. Ved denne temperatur er der ingen defineret væskefase eller dampfase.

Kogepunktet er forskelligt for hvert stof. Denne egenskab afhænger af molekylmassen af stof og typen af ​​intermolekylære kræfter, som det præsenterer (brintbinding, permanent dipol, induceret dipol), som igen afhænger af, om stoffet er polært kovalent eller upolært kovalent (ikke-polært).

Når temperaturen på et stof er under dets kogepunkt, er kun en del af dets molekyler placeret på dens overflade vil have Energi nok til at bryde væskens overfladespænding og slippe ud i dampfasen. På den anden side, når der tilføres varme til systemet, er der en stigning i entropi af systemet (tendens til uorden af ​​systemets partikler).

Hvordan beregnes kogepunktet?

Ved hjælp af Clausius-Clapeyron-ligningen kan faseovergangene af et system sammensat af en enkelt komponent karakteriseres. Denne ligning kan bruges til at beregne kogepunktet for stoffer og anvendes som følger:

Hvor:

P1 er trykket lig med 1 bar eller i atmosfærer (0,986923 atm)

T1 er komponentens kogetemperatur (kogepunkt), målt ved et tryk på 1 bar (P1) og udtrykt i grader Kelvin (K).

P2 er komponentens damptryk udtrykt i bar eller i atm.

T2 er den komponenttemperatur (udtrykt i grader Kelvin), ved hvilken damptrykket P2 måles.

𝚫H er entalpiændringen af fordampning gennemsnit over det temperaturområde, der beregnes. Det udtrykkes i J / mol eller tilsvarende energienheder.

R er gaskonstanten svarende til 8,314 J / Kmol

ln er den naturlige logaritme

Kogetemperaturen (kogepunktet) T1 nulstilles

Eksempler på kogepunkt

Nogle kendte og registrerede kogepunkter under normale trykforhold (1 atm) er som følger:

  • Vand: 100 ºC
  • Helium: -268,9 ºC
  • Brint: -252,8 ºC
  • Calcium: 1484 ºC
  • Beryllium: 2471 ºC
  • Silicium: 3265 ºC
  • Kulstof i form af grafit: 4827 ºC
  • Bor: 3927 ºC
  • Molybdæn: 4639 ºC
  • Osmium: 5012 ºC
  • Wolfram: 5930 ºC

Smeltepunkt

Smeltepunktet er den temperatur, hvor et stof skifter fra fast til flydende tilstand.

Temperaturen, hvor et fast stof bliver til en væske, kaldes smeltepunktet, og under fast-væske-faseovergangen holdes temperaturen konstant. I dette tilfælde tilføres varme til systemet, indtil dets temperatur stiger tilstrækkeligt til, at systemet kan bevægelse hans partikler i den faste struktur er større, hvilket får dem til at separere og strømme mod væskefasen.

Smeltepunktet afhænger også af trykket og er generelt lig med stoffets frysepunkt (ved hvilket en væske bliver fast, når den afkøles nok) for de fleste stoffer.

Frysepunkt

Frysepunktet er det modsatte af smeltepunktet, det vil sige den temperatur, hvorved en væske trækker sig sammen, dens partikler mister bevægelse og får en struktur stivere, deformationsbestandig og formhukommelse (unik for stofferne i fast tilstand). Det vil sige, at det er den temperatur, hvor væsken bliver til et fast stof. Fusionen kræver levering kalorie energi til systemet, mens frysning kræver fjernelse af varmeenergi (køling).

På den anden side afhænger frysepunktet også af trykket. Et eksempel er, hvad der sker, når vand afkøles til en temperatur på 0ºC til 1 atm, når det fryser og bliver til is. Hvis det afkøles til et tryk meget forskelligt fra 1 atm, kan resultatet blive meget anderledes, hvis trykket for eksempel er meget højere, kan det tage tid at fryse, da dets frysepunkt falder.

Vands smeltepunkt og kogepunkt

Vand bruges ofte som standard ved måling af stoffers smelte- og kogepunkter. Generelt er dets kogepunkt 100ºC ved normalt tryk, og dets smeltepunkt er 0ºC (i tilfælde af is). Dette kan variere meget i de tilfælde, hvor Vand have andre stoffer opløst i sig, flydende eller faste, såsom havvand, rig på salte, som ændrer dets fysiske og kemiske egenskaber.

Påvirkningen af ​​tryk er også meget mærkbar. Det er kendt, at kogepunktet for vand ved 1 atm er 100 ºC, men tager det til 0,06 atm, vil vi blive overrasket over at bemærke, at kogningen sker ved 0 ºC (i stedet for at fryse).

!-- GDPR -->