- Hvordan beregnes kogepunktet?
- Første skridt
- Andet trin
- Tredje trin
- Fjerde trin
- Eksempler på kogepunkter
- Vand
- Alkohol
- Olier
- Guld
- Mælk
- Sukker
- Jern
- Referencer
Den kogepunktet er den temperatur, ved hvilken damptrykket af væsken er lig med det atmosfæriske tryk i værelset eller rummet. Væsken bliver til damp. I denne fase vises der bobler, der stiger mod væskeoverfladen og slipper ud i luften.
På den anden side er det normale eller standardkogepunkt den temperatur, hvormed en væske koges ved havets overflade; det vil sige ved en trykatmosfære (101.325 kPa). I mellemtiden definerer IUPAC (1982) kogepunktet som den temperatur, hvormed en væske koges ved et tryk på 100.000 kPa.
Alle væsker begynder at koge, da deres damptryk er lig med det ydre tryk. Kilde: Ervins Strauhmanis via Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)
Det normale kogepunkt for vand er 99,97 ºC. Men på toppen af Mount Everest, i en højde over havets overflade på 8.848 m og et atmosfærisk tryk på 34 kPa, er det 71 ºC. Det anbefalede standardkogepunkt i IUPAC er 99,61 ºC ved et tryk på 100,00 kPa (1 bar).
Fra det ovenstående følger det, at atmosfæretrykket er en bestemmende faktor i værdien af kogepunktet, da det er det tryk, som en væske skal nå for at koge. Jo højere atmosfæretrykket en væske udsættes for, jo højere er kogepunktet. Det modsatte er også sandt.
Hvordan beregnes kogepunktet?
Ved at tage vand som et eksempel er en simpel måde at beregne værdien af kogepunktet ved at bruge en af dets koligative egenskaber; det vil sige stigningen i dets kogepunkt på grund af tilstedeværelsen af opløste stoffer i den vandige opløsning.
Vandets kogepunkt øges med tilsætning af opløste stoffer på grund af samspillet mellem vandmolekylerne og de opløste molekyler.
Stigningen i vandets kogepunkt gives ved følgende matematiske udtryk:
ΔT e = K e m
ΔT e = variation i kogepunktet
K e = kogende konstant
Første skridt
Beregning af molerne NaCl:
mol NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)
= 0,513 mol
Andet trin
Beregning af opløsningens molalitet:
0,513 mol NaCI opløses i 300 g vand. For at opnå molaliteten af opløsningen bringes mol NaCl til 1.000 g (kg).
Mol opløste stoffer / kg vand (molalitet) = (0,513 mol / 300 g vand) · (1000 g vand / kg vand)
= 1,71 mol / kg vand
Tredje trin
Beregning af stigning i kogepunktet på grund af tilsætning af NaCl:
ΔT e = mK e
ΔT e = 1,71 (mol / kg vand) · 0,52 ºC · (kg vand / mol)
= 0,889 ºC
Fjerde trin
Beregning af kogepunktet for NaCl-opløsningen:
T e NaCl = T e H 2 O + ΔTe
= 100 ºC + 0,889 ºC
= 100,889 ºC
Eksempler på kogepunkter
Vand
Det normale kogepunkt for vand er 99,97 ºC. Denne værdi er relativt høj i betragtning af dens lille molekyle. Det forklares imidlertid af dets usædvanlige polaritet og dets evne til at etablere brintbindinger med nabokontorer eller beslægtede molekyler.
Oxygenatom har en højere affinitet for elektroner end brintatom. Derfor bevæger elektronerne i OH-kovalent binding sig mod iltet, hvilket efterlader det negativt ladet; mens hydrogenatom, positivt ladet.
Som et resultat af dette er vandmolekyler dipoler, der kan interagere med andre vandmolekyler, hvilket udgør en intermolekylær kraft, der bidrager til stigningen i kogepunktet. Desuden vand anvender oxygenatom til dannelse af hydrogenbindinger med andre vandmolekyler (H 2 O-HOH).
Alkohol
Alkoholer har OH-grupper i deres struktur. Disse grupper er polære, hvilket genererer dipol-dipol-interaktion mellem lignende molekyler. Alkoholer kan også danne brintbindinger. Disse to interaktioner repræsenterer de vigtigste bidrag til intermolekylære kræfter.
Disse kræfter forklarer, hvorfor alkoholernes kogepunkter er højere end de tilsvarende kulbrinter. De vigtigste faktorer, der bestemmer kogepunkterne i alkoholer, er molekylmassen og dens struktur.
Kogepunktet stiger med stigende antal carbonatomer og aftager med forgrening. For eksempel: ethanol har et kogepunkt på 78,37 ºC, men methanol har et kogepunkt på 66 ºC, og isopropylalkohol har et kogepunkt på 80,3 ºC.
Olier
Olier nedbrydes ved opvarmning, før de når kogepunkter eller kogepunkter, så skøn over deres kogepunkter er ringe og upræcise. Det estimerede kogepunkt for sojabønneolie er 300 ° C.
I stedet for kogepunkter rapporteres dens røg- eller forbrændingspunkter. Disse opnås ved at opvarme en olie til en bestemt temperatur, ved hvilken der vises en blålig røg, hvilket indikerer begyndelsen på olieens nedbrydning.
Følgende er eksempler på røgpunktet for nogle olier: mandelolie 221 ºC; rapsolie 220 ° C; kokosnøddeolie 232 ° C; og olivenolie (jomfru) 210 ºC.
Guld
Guld er et ædelmetal med en densitet på 19,32 g / cm 3. Det har et højt kogepunkt på grund af tilstedeværelsen af den metalliske binding. Der er imidlertid forskelle mellem de rapporterede værdier for dets kogepunkt, som måske afspejler forskelle i graden af renhed for de guldprøver, der blev underkastet undersøgelsen.
Mælk
Mælk er en vandig opløsning, der præsenterer opløst stoffer af forskellig art og sammensætning; salte, sukkerarter, proteiner, lipider, aminosyrer osv. Kogepunktet for mælk er lidt højere end vandet på grund af ligheden mellem disse forbindelser og vand, hvilket gør det vanskeligere at fordampe det.
Sukker
Glukose har et smeltepunkt på 146 ° C, der falder sammen med nedbrydningspunktet for glukose. Derfor kan du ikke få sit kogepunkt. Den samme situation opstår med saccharose, bordsukker, som har et smeltepunkt på 186 ºC og et dekomponeringspunkt på 186 ºC.
Smeltepunktet er den temperatur, ved hvilken et element eller en kemisk forbindelse går fra fast tilstand til flydende tilstand. Derfor, når sukkeret nedbrydes, er der ingen stabil væske til bestemmelse af dets kogepunkt.
Jern
Jernets kogepunkt er 2.861 ºC. Denne høje værdi forklares med den store mængde energi, der kræves for at overvinde den attraktive kraft mellem metalatomerne. Endvidere er der behov for at overvinde adskillige elektrostatiske kræfter på grund af metalets weblignende struktur.
Referencer
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
- Wikipedia. (2020). Kogepunkt. Gendannet fra: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (11. februar 2020). Definition af kogepunkt i kemi. Gendannes fra: thoughtco.com
- Cedrón J.; Landa V. & Robles J. (2011). Intermolekylære kræfter. Generel kemi. Gendannes fra: corinto.pucp.edu.pe
- Samuel Belcher. (Sf). Guld. Gendannes fra: chemistry.pomona.edu
- Don Ulin. (17. december 2010). Hvad er det kogende punkt for slik? Gendannes fra: indianapublicmedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (11. februar 2020). Hvad er mælkets kogepunkt? Gendannes fra: thoughtco.com