KOKEPUNKT: KONSEPT, BEREGNING OG EKSEMPLER - KJEMI - 2025

Den kokepunktet er den temperatur ved hvilken damptrykket for væsken er lik atmosfæretrykket i rommet eller kammeret. Væsken blir til damp. I løpet av denne fasen vises det bobler som stiger mot væskeoverflaten og slipper ut i luften.

På den annen side er det normale eller standard kokepunktet temperaturen som en væske koker ved havnivået; det vil si ved en trykkatmosfære (101.325 kPa). I mellomtiden definerer IUPAC (1982) kokepunktet som temperaturen ved hvilken en væske koker ved et trykk på 100 000 kPa.

Alle væsker vil begynne å koke da damptrykket tilsvarer det ytre trykket. Kilde: Ervins Strauhmanis via Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)

Det vanlige kokepunktet for vann er 99,97 ºC. Men på toppen av Mount Everest, i en høyde over havet 8,848 m og et atmosfærisk trykk på 34 kPa, er det 71 ºC. Det anbefalte IUPAC-standardkokepunktet er 99,61 ºC ved et trykk på 100,00 kPa (1 bar).

Av det ovenstående følger at atmosfæretrykk er en avgjørende faktor for kokepunktets verdi, siden det er trykket som en væske må nå for å koke. Jo høyere atmosfæretrykk en væske blir utsatt for, jo høyere er kokepunktet. Det motsatte er også sant.

Hvordan beregne kokepunktet?

Når man tar vann som eksempel, er det en enkel måte å beregne verdien på kokepunktet ved å bruke en av dens kolligative egenskaper; det vil si økningen i kokepunktet på grunn av tilstedeværelsen av oppløste stoffer i den vandige oppløsningen.

Vannets kokepunkt øker ved tilsetning av løste stoffer, på grunn av samspillet mellom vannmolekylene og de oppløste molekylene.

Økningen i vannets kokepunkt er gitt ved følgende matematiske uttrykk:

ΔT _e = K _e m

ΔT _e = kokepunktvariasjon

K _e = koke konstant

Første skritt

Beregning av molene NaCl:

mol NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)

= 0,513 mol

Andre trinn

Beregning av molaliteten til løsningen:

0,513 mol NaCl ble oppløst i 300 g vann. For å oppnå molaliteten i løsningen bringes molene NaCl til 1000 g (kg).

Mol oppløste / kg vann (molalitet) = (0,513 mol / 300 g vann) · (1000 g vann / kg vann)

= 1,71 mol / kg vann

Tredje trinn

Beregning av økning av kokepunktet på grunn av tilsetning av NaCl:

ΔT _e = mK _e

ΔT _e = 1,71 (mol / kg vann) · 0,52 ºC · (kg vann / mol)

= 0,889 ºC

Fjerde trinn

Beregning av kokepunktet for NaCl-løsningen:

T _e NaCl = T _e H ₂ O + ΔTe

= 100 ºC + 0,889 ºC

= 100,889 ºC

Eksempler på kokepunkter

Vann

Det vanlige kokepunktet for vann er 99,97 ºC. Denne verdien er relativt høy gitt den lille størrelsen på molekylet. Imidlertid forklares det med sin uvanlige polaritet og dens evne til å etablere hydrogenbindinger med nærliggende eller relaterte molekyler.

Oksygenatom har en høyere affinitet for elektroner enn hydrogenatom. Derfor beveger elektronene til OH-kovalente bindingen seg mot oksygen, og etterlater den negativt ladet; mens hydrogenatom, positivt ladet.

Som en konsekvens av dette er vannmolekyler dipoler som kan samvirke med andre vannmolekyler, og utgjør en intermolekylær kraft som bidrar til økningen i kokepunktet. I tillegg bruker vann oksygenatom til å danne hydrogenbindinger med andre vannmolekyler (H ₂ O-HOH).

Alkohol

Alkoholer har OH-grupper i sin struktur. Disse gruppene er polare, noe som genererer dipol-dipol-interaksjonen mellom lignende molekyler. Alkoholer kan også danne hydrogenbindinger. Disse to interaksjonene representerer de viktigste bidragene til intermolekylære krefter.

Disse kreftene forklarer hvorfor kokepunktene for alkoholer er høyere enn de tilsvarende hydrokarboner. De viktigste faktorene som bestemmer kokepunktene i alkoholer er molekylmassen og dens struktur.

Kokepunktet øker med økende antall karbonatomer og avtar med forgrening. For eksempel: etanol har et kokepunkt på 78,37 ºC, men metanol har et kokepunkt på 66 ºC, og isopropylalkohol har et kokepunkt på 80,3 ºC.

oljer

Oljer brytes ned ved å varme opp før de når kokepunktet eller kokepunktet, så estimater av kokepunktene er knappe og upresise. Det estimerte kokepunktet for soyaolje er 300 ºC.

I stedet for kokepunkter rapporteres røyk- eller brennpunktene. Disse oppnås ved å varme opp en olje til en viss temperatur, hvor det vises en blåaktig røyk, noe som indikerer begynnelsen på oljens nedbrytning.

Følgende er eksempler på røykpunktet for noen oljer: mandelolje 221 ºC; rapsolje 220 ° C; kokosnøttolje 232 ° C; og olivenolje (jomfru) 210 ºC.

Gull

Gull er et edelt metall med en tetthet på 19,32 g / cm ³ . Det har et høyt kokepunkt på grunn av tilstedeværelsen av den metalliske bindingen. Imidlertid er det avvik mellom verdiene som er rapportert for kokepunktet, som kanskje gjenspeiler forskjeller i graden av renhet for gullprøvene som ble undersøkt.

Melk

Melk er en vandig løsning som presenterer oppløste stoffer av forskjellig art og sammensetning; salter, sukkerarter, proteiner, lipider, aminosyrer, etc. Kokepunktet til melk er litt høyere enn vann, på grunn av likheten mellom disse forbindelsene med vann, noe som gjør det vanskeligere å fordampe det.

Sukker

Glukose har et smeltepunkt på 146 ºC, som faller sammen med spaltningspunktet for glukose. Derfor kan du ikke få kokepunktet. Den samme situasjonen oppstår med sukrose, bordsukker, som har et smeltepunkt på 186 ºC og et spaltningspunkt på 186 ºC.

Smeltepunktet er temperaturen som et element eller en kjemisk forbindelse går fra faststoff til flytende tilstand. Når sukkeret brytes ned, er det derfor ingen stabil væske for å bestemme kokepunktet.

Jern

Kokepunktet for jern er 2.861 ºC. Denne høye verdien forklares med den store mengden energi som kreves for å overvinne den attraktive kraften mellom metallatomene. Videre må mange elektrostatiske krefter overvinnes på grunn av metallets weblignende struktur.

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
2. Wikipedia. (2020). Kokepunkt. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. februar 2020). Definisjon av kokepunkt i kjemi. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
4. Cedrón J.; Landa V. & Robles J. (2011). Intermolekylære krefter. Generell kjemi. Gjenopprettet fra: corinto.pucp.edu.pe
5. Samuel Belcher. (SF). Gull. Gjenopprettet fra: chemistry.pomona.edu
6. Don Ulin. (17. desember 2010). Hva er kokepunktet for godteri? Gjenopprettet fra: indianapublicmedia.org
7. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11. februar 2020). Hva er melkens kokepunkt? Gjenopprettet fra: thoughtco.com