KOKENDE: KONSEPT, TYPER OG EKSEMPLER - KJEMI - 2025

Den kokende er tilstandsforandringen eller en væskefase til gasstilstand. Det oppstår når en væske blir oppvarmet til kokepunktet: temperaturen som væskens damptrykk tilsvarer atmosfæretrykket som utøves på overflaten av væsken.

Generelt tilføres varme ved koking i den nedre delen av beholderen som inneholder væsken. Der begynner dannelsen av bobler som øker i volum når de stiger mot overflaten av væsken, fordi trykket på dem synker når de stiger.

Når en væske koker, sies den å ha nådd kokepunktet. Kilde: Pixabay.

Når væsken som blir oppvarmet er vann, inneholder boblene vanndamp; det vil si at de allerede inneholder vann i gassform. I tillegg er boblene fordelt over volumet av væsken. Koketemperaturen på vannet er rundt 100 ºC, med et trykk på 1 atm (760 mmHg).

For å produsere endring av tilstand fra væskefase til gassformig er det nødvendig å tilføre energi (fordamping av fordamping). Mens kokingen oppstår, forblir temperaturen på vannet konstant ved 100 ºC, siden termisk energi går tapt når flytende vannmolekyler kommer ut som vanndamp.

Typer kokende

Det er to hovedtyper av koking: kjernefysisk og kritisk varmefluks.

I nukleatkoking dannes småvolumbobler forskjellige steder i volumet av væsken.

Dannelsen av bobler blir observert etter temperaturøkningen

I mellomtiden skjer det ved kritisk varmestrømning at kokingen oppstår når overflaten der varmen tilføres for å forårsake koking, varmes opp over en kritisk temperaturverdi, og danner et damplag på overflaten.

Kokepunkt

Faktorer som bestemmer kokepunktet

Atmosfærisk trykk

En økning i atmosfæretrykket resulterer i en økning i kokepunktet, siden det er nødvendig å øke vanndamptrykket for å utjevne atmosfæretrykket. For å oppnå dette må vanntemperaturen økes, noe som krever høyere kaloriutgifter.

Tvert imot, når atmosfæretrykket synker, slik som forekommer i et høyt høyfjell over havet, reduseres kokepunktet, siden det kreves et lavere damptrykk som tilsvarer atmosfæretrykket.

Intermolekylære krefter

Molekyler i løsning har flere typer interaksjoner, inkludert: spredning eller London-krefter, dipol-dipol-krefter og hydrogenbindinger. Jo større styrke disse styrkene er, jo høyere er kokepunktet.

Det kreves varmeenergi for å bryte samspillet mellom molekylene slik at de kan ha nok energi til å koke. For eksempel: metyleter (C ₂ H ₆ O) har et kokepunkt på 25 ° C, mens etyleter (C ₄ H ₁₀ O) har et kokepunkt på 78,5 ° C.

Forskjellen mellom kokepunktene, til tross for at de har lignende kjemiske strukturer, forklares fordi etyleter har en høyere molekylmasse; De danner begge hydrogenbindinger, men spredningskreftene i C ₄ H ₁₀ O er sterkere enn i C ₂ H ₆ O.

Forskjell mellom koking og fordamping

Kokingen har sin opprinnelse i væsken i nærheten av varmekilden, og spres deretter over volumet av væsken. Det sees i denne illustrasjonen:

I mellomtiden er fordampning et fenomen med væskeoverflaten.

Fordampning skjer når et molekyl av væsken ved luft-væske-grensesnittet har nok energi til å overvinne overflatespenningen som utøves på den; slik at den slipper ut fra væskens bensin og går over i gassfasen.

Fordampning kan skje ved hvilken som helst temperatur, men muligheten for at den forekommer øker med temperaturen. I bildet nedenfor kan du se vann fordampe fra bakken:

Eksempler på koking

Dampsterilisering

Det utføres i utstyr som kalles en autoklav, som har evnen til å generere høye trykk utøvd av vanndamp, som ikke klarer å unnslippe. På samme måte er det en økning i vannets kokepunkt, noe som gjør at den kan nå temperaturer over 100 ºC.

I autoklaven steriliseres materialer for vevskultur, kirurgiske materialer, materialer for bruk i laboratorier, kulturmedier, etc. Betingelsene som brukes for sterilisering i autoklaven er: 15 kilo trykk, temperatur på 121 ºC og en varighet på 15 minutter.

Lage mat

Maten varmes opp ved å legge den i vann. Under tilberedningen brukes temperaturer som tilsvarer vannets kokepunkt (100 ºC). Maten blir oppvarmet i løpet av den tiden erfaringen tilsier, for å nå de optimale forholdene for svelging.

Kinesisk mat bruker minimalt med koking og damping for å bevare fargen, tekstur og smaken på maten. Den type tilberedning kjent som simmer bruker temperaturer under kokepunktet. Matlaging av mat brukes også ved bruk av damp.

Trykkoker

Trykkkokeren brukes til matlaging. Driften er basert på dens evne til å begrense rømming av vanndamp som produseres i atmosfæren, noe som gir en økning i indre trykk.

Økningen i trykk som utøves på overflaten av væsken i gryten, resulterer i en økning i kokepunktet og når temperaturen over 100 ºC. Dette reduserer steketiden og sparer derfor på drivstoffbruk.

Varmespredning

Vann kokes på hydrofile overflater for å avkjøle kjernefysiske reaktorer og elektroniske apparater med høy effekt, og forhindrer dermed overoppheting. For å nå kokepunktet og koke, må vannet ta varme fra omgivelsene, og dette gir en reduksjon i temperaturen.

Bestemmelse av den molære massen av oppløste stoffer

Å øke vannets kokepunkt er en kolligativ egenskap; og derfor avhengig av konsentrasjonen av det oppløste stoffet. Når du vet det, kan den molære massen til oppløsningen estimeres. Imidlertid er det mer presise metoder, for eksempel massespektrometri, som fremdeles er en nyttig metode.

Sukkerindustrien

Ved raffinering av rørsukker for produksjon av krystallinsk sukker kokes rørsaften og temperaturen når den avhenger av konsentrasjonen av sukkeret i det.

Hevingen av kokepunktet for rørsaft er et mål på konsentrasjonen av sukkeret i løsningen. Dette er viktig informasjon for å oppnå krystallisering av sukker.

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (26. september 2019). Kokende definisjon i kjemi. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
3. Wikipedia. (2019). Kokepunkt. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
4. Breslyn W. & Wyler C. (29. september 2019). Koke. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
5. Koke. Gjenopprettet fra: chem.purdue.edu
6. Redaktørene av Encyclopaedia Britannica. (19. mai 2015). Koke. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
7. Professor Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). Sterilisering ved menneskelig varme. . Gjenopprettet fra: ucv.ve
8. Purdue University. (30. april 2018). Vannavvisende overflater kan effektivt koke vann, holde elektronikk kjølig. Sciencedaily. Gjenopprettet fra: sciencedaily.com
9. Brennan, John. (2019). Bruk av høyden på kokepunktet. sciencing.com. Gjenopprettet fra: sciencing.com