siedepunkt

Chemie

2022

Wir erklären, was der Siedepunkt ist und wie er berechnet wird. Beispiele für Siedepunkt. Schmelz- und Gefrierpunkt.

Bei Normaldruck (1 atm) beträgt der Siedepunkt von Wasser 100 ° C.

Was ist der Siedepunkt?

Der Siedepunkt ist der Temperatur zu denen die Druck Dampf aus flüssig (Druck, der von der Gasphase auf die flüssige Phase in einem geschlossenen System bei einer bestimmten Temperatur ausgeübt wird) ist gleich dem Druck, der die Flüssigkeit umgibt. Dabei wird die Flüssigkeit gasförmig.

Der Siedepunkt ist eine stark vom Umgebungsdruck abhängige Eigenschaft. Eine Flüssigkeit, die einem sehr hohen Druck ausgesetzt ist, hat einen höheren Siedepunkt, als wenn wir sie niedrigeren Drücken aussetzen, dh es dauert länger, bis sie verdampft, wenn sie hohen Drücken ausgesetzt ist. Aufgrund dieser Siedepunktschwankungen hat die IUPAC den Standardsiedepunkt definiert: Dies ist die Temperatur, bei der eine Flüssigkeit bei einem Druck von 1 bar in Dampf umgewandelt wird.

Ein wichtiger Punkt ist, dass der Siedepunkt eines Stoffes nicht unbegrenzt erhöht werden kann. Wenn wir die Temperatur einer Flüssigkeit erhöhen, um ihren Siedepunkt zu überschreiten, und sie dennoch weiter erhöhen, erreichen wir eine Temperatur, die als "kritische Temperatur" bezeichnet wird. Die kritische Temperatur ist die Temperatur, oberhalb derer das Gas durch Druckerhöhung nicht flüssig, also nicht verflüssigt werden kann. Bei dieser Temperatur gibt es keine definierte flüssige Phase oder Dampfphase.

Der Siedepunkt ist für jede Substanz unterschiedlich. Diese Eigenschaft hängt von der Molekülmasse des Substanz und die Art der intermolekularen Kräfte, die es darstellt (Wasserstoffbrückenbindung, permanenter Dipol, induzierter Dipol), die wiederum davon abhängt, ob die Substanz polar kovalent oder unpolar kovalent (unpolar) ist.

Wenn die Temperatur eines Stoffes unter seinem Siedepunkt liegt, wird nur ein Teil seiner Moleküle auf seiner Oberfläche befindet, haben Energie genug, um die Oberflächenspannung der Flüssigkeit zu brechen und in die Dampfphase zu entweichen. Wenn dem System hingegen Wärme zugeführt wird, steigt die Entropie des Systems (Neigung zur Unordnung der Teilchen des Systems).

Wie wird der Siedepunkt berechnet?

Mit der Clausius-Clapeyron-Gleichung lassen sich die Phasenübergänge eines aus einer einzigen Komponente bestehenden Systems charakterisieren. Diese Gleichung kann verwendet werden, um den Siedepunkt von Stoffen zu berechnen und wird wie folgt angewendet:

Wo:

P1 ist der Druck gleich 1 bar oder in Atmosphären (0,986923 atm)

T1 ist die Siedetemperatur (Siedepunkt) der Komponente, gemessen bei einem Druck von 1 bar (P1) und ausgedrückt in Grad Kelvin (K).

P2 ist der Dampfdruck der Komponente, ausgedrückt in bar oder in atm.

T2 ist die Bauteiltemperatur (ausgedrückt in Grad Kelvin), bei der der Dampfdruck P2 gemessen wird.

𝚫H ist die Enthalpieänderung von Verdampfung Durchschnitt über den berechneten Temperaturbereich. Es wird in J / mol oder äquivalenten Energieeinheiten ausgedrückt.

R ist die Gaskonstante äquivalent zu 8,314 J / Kmol

ln ist der natürliche Logarithmus

Die Siedetemperatur (Siedepunkt) T1 wird gelöscht

Beispiele für Siedepunkt

Einige bekannte und aufgezeichnete Siedepunkte unter Normaldruckbedingungen (1 atm) sind wie folgt:

  • Wasser: 100 ºC
  • Helium: -268,9 ºC
  • Wasserstoff: -252,8 ºC
  • Kalzium: 1484 °C
  • Beryllium: 2471 ºC
  • Silizium: 3265 ºC
  • Kohlenstoff in Form von Graphit: 4827 ºC
  • Bor: 3927 ºC
  • Molybdän: 4639 ºC
  • Osmium: 5012 ºC
  • Wolfram: 5930 ºC

Schmelzpunkt

Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der ein Stoff vom festen in den flüssigen Zustand übergeht.

Die Temperatur, bei der ein Feststoff in eine Flüssigkeit übergeht, wird als Schmelzpunkt bezeichnet und während des Fest-Flüssig-Phasenübergangs wird die Temperatur konstant gehalten. In diesem Fall wird dem System Wärme zugeführt, bis seine Temperatur ausreichend ansteigt, damit das System Bewegung seine Partikel in der festen Struktur ist größer, was dazu führt, dass sie sich trennen und in Richtung der flüssigen Phase fließen.

Der Schmelzpunkt hängt auch vom Druck ab und entspricht im Allgemeinen dem Gefrierpunkt der Materie (bei dem eine Flüssigkeit bei ausreichender Kühlung fest wird) für die meisten Substanzen.

Gefrierpunkt

Der Gefrierpunkt ist das Gegenteil des Schmelzpunkts, d. h. die Temperatur, bei der sich eine Flüssigkeit zusammenzieht, ihre Teilchen ihre Bewegung verlieren und eine Temperatur annehmen Struktur steifer, verformungsbeständig und Formgedächtnis (einzigartig für die Stoffe in fester Zustand). Das heißt, es ist die Temperatur, bei der die Flüssigkeit in einen Feststoff übergeht. Die Fusion erfordert die Lieferung kalorische Energie zum System, während das Gefrieren das Abführen von Wärmeenergie (Kühlen) erfordert.

Andererseits hängt der Gefrierpunkt auch vom Druck ab. Ein Beispiel ist, was passiert, wenn Wasser auf eine Temperatur von 0 °C bis 1 atm abgekühlt wird, wenn es gefriert und zu Eis wird. Wenn es auf einen sehr unterschiedlichen Druck von 1 atm abgekühlt wird, kann das Ergebnis sehr unterschiedlich sein. Wenn der Druck beispielsweise viel höher ist, kann das Gefrieren einige Zeit dauern, da der Gefrierpunkt sinkt.

Schmelzpunkt und Siedepunkt von Wasser

Bei der Messung des Schmelz- und Siedepunktes von Stoffen wird häufig Wasser als Standard verwendet. Im Allgemeinen beträgt sein Siedepunkt bei Normaldruck 100 °C und sein Schmelzpunkt beträgt 0 °C (im Fall von Eis). Dies kann in Fällen, in denen die Wasser andere flüssige oder feste Stoffe darin gelöst haben, wie zum Beispiel Meerwasser, das reich an Salzen ist, was seine physikalischen und chemischen Eigenschaften verändert.

Auch der Druckeinfluss ist deutlich spürbar. Es ist bekannt, dass der Siedepunkt von Wasser bei 1 atm 100 ºC beträgt, aber bei 0,06 atm würden wir überrascht sein, dass der Siedepunkt bei 0 ºC (anstelle des Gefrierens) stattfindet.

!-- GDPR -->