- Hoe het kookpunt berekenen?
- Eerste stap
- Tweede stap
- Derde stap
- Vierde stap
- Voorbeelden van kookpunten
- Water
- Alcohol
- Oliën
- Goud
- Melk
- Suiker
- Ijzer
- Referenties
Het kookpunt is de temperatuur waarbij de dampdruk van de vloeistof gelijk is aan de atmosferische druk in de kamer of het compartiment. De vloeistof verandert in damp. Tijdens deze fase verschijnen belletjes die naar het oppervlak van de vloeistof opstijgen en ontsnappen in de lucht.
Aan de andere kant is het normale of standaard kookpunt de temperatuur waarbij een vloeistof op zeeniveau kookt; dat wil zeggen, bij één atmosfeer druk (101,325 kPa). Ondertussen definieert de IUPAC (1982) het kookpunt als de temperatuur waarbij een vloeistof kookt bij een druk van 100.000 kPa.
Alle vloeistoffen beginnen te koken omdat hun dampdruk gelijk is aan de externe druk. Bron: Ervins Strauhmanis via Flickr (https://www.flickr.com/photos/ervins_strauhmanis/18775075796)
Het normale kookpunt van water is 99,97 ° C. Maar op de top van de Mount Everest, op een hoogte van 8.848 m boven zeeniveau en een atmosferische druk van 34 kPa, is het 71 ºC. Het door de IUPAC aanbevolen standaard kookpunt is 99,61 ° C bij een druk van 100,00 kPa (1 bar).
Uit het bovenstaande volgt dat atmosferische druk een bepalende factor is in de waarde van het kookpunt, aangezien het de druk is die een vloeistof moet bereiken om te koken. Hoe hoger de atmosferische druk waaraan een vloeistof wordt blootgesteld, hoe hoger het kookpunt. Het tegenovergestelde is ook waar.
Hoe het kookpunt berekenen?
Als we water als voorbeeld nemen, is een eenvoudige manier om de waarde van het kookpunt te berekenen, door een van de colligatieve eigenschappen te gebruiken; dat wil zeggen de toename van het kookpunt door de aanwezigheid van opgeloste stoffen in de waterige oplossing.
Het kookpunt van water neemt toe met de toevoeging van opgeloste stoffen, vanwege de interactie tussen de watermoleculen en de opgeloste moleculen.
De stijging van het kookpunt van water wordt gegeven door de volgende wiskundige uitdrukking:
ΔT e = K e m
ΔT e = kookpuntvariatie
K e = kookconstante
Eerste stap
Berekening van het aantal mol NaCl:
mol NaCl = 30 g / (58,5 g / mol)
= 0,513 mol
Tweede stap
Berekening van de molaliteit van de oplossing:
0,513 mol NaCl wordt opgelost in 300 g water. Om de molaliteit van de oplossing te verkrijgen, worden de mol NaCl op 1.000 g (kg) gebracht.
Mol opgeloste stoffen / kg water (molaliteit) = (0,513 mol / 300 g water) · (1000 g water / kg water)
= 1,71 mol / kg water
Derde stap
Berekening van de kookpuntverhoging door toevoeging van NaCl:
ΔT e = mK e
ΔT e = 1,71 (mol / kg water) · 0,52 ºC · (kg water / mol)
= 0,889 ºC
Vierde stap
Berekening van het kookpunt van de NaCl-oplossing:
T e NaCl = T e H 2 O + ΔTe
= 100 ºC + 0,889 ºC
= 100.889 ºC
Voorbeelden van kookpunten
Water
Het normale kookpunt van water is 99,97 ° C. Deze waarde is relatief hoog gezien de kleine omvang van het molecuul. Het wordt echter verklaard door zijn ongebruikelijke polariteit en zijn vermogen om waterstofbruggen tot stand te brengen met aangrenzende of verwante moleculen.
Het zuurstofatoom heeft een hogere affiniteit voor elektronen dan het waterstofatoom. Daarom bewegen de elektronen van de covalente OH-binding naar zuurstof, waardoor deze negatief geladen blijft; terwijl het waterstofatoom positief geladen is.
Als gevolg hiervan zijn watermoleculen dipolen die kunnen interageren met andere watermoleculen, waardoor ze een intermoleculaire kracht vormen die bijdraagt aan de verhoging van het kookpunt. Bovendien gebruikt water het zuurstofatoom om waterstofbruggen te vormen met andere watermoleculen (H 2 O-HOH).
Alcohol
Alcoholen hebben OH-groepen in hun structuur. Deze groepen zijn polair, wat de dipool-dipool-interactie tussen vergelijkbare moleculen genereert. Alcoholen kunnen ook waterstofbruggen vormen. Deze twee interacties vertegenwoordigen de belangrijkste bijdragen aan intermoleculaire krachten.
Deze krachten verklaren waarom de kookpunten van alcoholen hoger zijn dan die van de overeenkomstige koolwaterstoffen. De belangrijkste factoren die de kookpunten van alcoholen bepalen, zijn de molecuulmassa en de structuur ervan.
Het kookpunt neemt toe met een toenemend aantal koolstofatomen en neemt af met vertakking. Bijvoorbeeld: ethanol heeft een kookpunt van 78,37ºC, maar methanol heeft een kookpunt van 66ºC en isopropylalcohol heeft een kookpunt van 80,3ºC.
Oliën
Oliën ontleden door verhitting voordat ze het kookpunt of kookpunt bereiken, dus schattingen van hun kookpunten zijn schaars en onnauwkeurig. Het geschatte kookpunt van sojaolie is 300ºC.
In plaats van kookpunten worden de rook- of verbrandingspunten gerapporteerd. Deze worden bereikt door een olie tot een bepaalde temperatuur te verhitten, waarbij een blauwachtige rook verschijnt, die wijst op het begin van de afbraak van de olie.
De volgende zijn voorbeelden van het rookpunt van sommige oliën: amandelolie 221ºC; canola-olie 220 ° C; kokosolie 232 ° C; en olijfolie (virgin) 210 ºC.
Goud
Goud is een edelmetaal met een dichtheid van 19,32 g / cm 3 . Het heeft een hoog kookpunt door de aanwezigheid van de metaalbinding. Er zijn echter discrepanties tussen de vermelde waarden voor het kookpunt, die wellicht verschillen in de zuiverheidsgraad van de goudmonsters die aan het onderzoek zijn onderworpen, weerspiegelen.
Melk
Melk is een waterige oplossing met opgeloste stoffen van verschillende aard en samenstelling; zouten, suikers, eiwitten, lipiden, aminozuren, etc. Het kookpunt van melk is iets hoger dan dat van water, vanwege de gelijkenis van deze verbindingen met water, waardoor het moeilijker is om het te verdampen.
Suiker
Glucose heeft een smeltpunt van 146ºC, wat samenvalt met het ontledingspunt van glucose. Daarom kun je het kookpunt niet krijgen. Dezelfde situatie doet zich voor met sucrose, tafelsuiker, die een smeltpunt van 186ºC en een ontledingspunt van 186ºC heeft.
Het smeltpunt is de temperatuur waarbij een element of chemische verbinding van vaste naar vloeibare toestand gaat. Daarom is er, wanneer de suiker ontleedt, geen stabiele vloeistof om het kookpunt te bepalen.
Ijzer
Het kookpunt van ijzer is 2.861 ºC. Deze hoge waarde wordt verklaard door de grote hoeveelheid energie die nodig is om de aantrekkingskracht tussen de metaalatomen te overwinnen. Bovendien moeten tal van elektrostatische krachten worden overwonnen vanwege de webachtige structuur van het metaal.
Referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Wikipedia. (2020). Kookpunt. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februari 2020). Definitie van kookpunt in de chemie. Hersteld van: thoughtco.com
- Cedrón J.; Landa V. & Robles J. (2011). Intermoleculaire krachten. Algemene scheikunde. Hersteld van: corinto.pucp.edu.pe
- Samuel Belcher. (sf). Goud. Hersteld van: chemistry.pomona.edu
- Don Ulin. (17 december 2010). Wat is het kookpunt voor snoep? Hersteld van: indianapublicmedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februari 2020). Wat is het kookpunt van melk? Hersteld van: thoughtco.com