bestemmelse af kogepunkt

i lighed med smeltepunktet er kogepunktet en fysisk egenskab. Hvis prøven er en ren forbindelse, kan kogepunktet bruges til at bestemme forbindelsens identitet. I sidste ende er eksperimentelt bestemmelse af det nøjagtige kogepunkt udfordrende. Ligesom smeltepunkter er eksperimentelle kogepunkter angivet som et interval og varierer med nogle få grader fra den faktiske litteraturværdi.

damptryk

for at forstå, hvorfor et opløsningsmiddel koger, som er kendetegnet ved den velkendte bobling af opløsningen, er det vigtigt at forstå dynamikken mellem flydende og gasformige faser. Overvej en ren flydende forbindelse i en forseglet beholder. Nogle af molekylerne på væskens overflade vil have nok energi til at overvinde intermolekylære kræfter og komme ind i gasfasen. Imidlertid kan molekyler i gasfasen også miste energi og kondensere tilbage til en væske. Derfor er der to konkurrerende processer i dette system: fordampning og kondens.

når fordampningshastigheden er lig med kondensationshastigheden, har systemet nået en ligevægtstilstand. Dette betyder, at for hvert molekyle, der kommer ind i gasfasen, kondenseres et andet til væskefasen, og der er ingen nettogevinst eller tab af væske-eller gasmængden i beholderen. Når ligevægt er etableret, kaldes det tryk, der udøves af dampen over væsken, damptrykket. Tendensen til, at en væske fordamper, kaldes dens volatilitet. En mere flygtig væske har et højere damptryk, mens en mindre flygtig væske har et lavere damptryk.

damptryk varierer efter temperatur. Hvis du øger opløsningens temperatur, har flere molekyler nok energi til at undslippe væskefasen, og dermed øges damptrykket. I sidste ende, hvis der påføres tilstrækkelig varme, vil molekyler, der ikke er ved grænsefladen mellem væsken og gassen, overgå til gasfasen og danne de velkendte bobler, vi forbinder med kogning.

kogepunktet for en væske nås, når væskens samlede damptryk svarer til atmosfæretrykket. Den temperatur, hvor dette sker, kaldes kogepunktet. Ved højere højder og dermed et lavere atmosfærisk tryk koges en væske ved en lavere temperatur, da der kræves mindre varme for at øge damptrykket til det atmosfæriske tryk. Derudover påvirker volatiliteten eller et opløsningsmiddels evne til at fordampe også damptrykket. Opløsningsmidler med høj volatilitet har højere damptryk end opløsningsmidler med lavere volatilitet.

faktorer, der påvirker kogepunktet

ligheden mellem smeltepunkter og kogepunkter betyder, at de samme faktorer, der påvirker smeltepunktet for en forbindelse, også vil påvirke kogepunktet. Derfor vil styrken og typerne af intermolekylære kræfter, der findes i den flydende forbindelse, påvirke kogepunktet. Husk at der er tre typer molekylære kræfter: hydrogenbinding, dipol-dipol interaktioner og London Dispersionskræfter. Hver af disse har forskellige tiltrækningsstyrker og kræver forskellige mængder energi for at overvinde. Forbindelser, der kan hydrogenbinding, vil have højere kogepunkter end forbindelser, der kun kan interagere gennem Londons spredningskræfter. En yderligere overvejelse for kogepunkter involverer damptrykket og volatiliteten af forbindelsen. Typisk, jo mere flygtig en forbindelse er, jo lavere er dens kogepunkt.

Kapillærmetoden til bestemmelse af kogepunkt

en simpel metode til bestemmelse af kogepunktet for en organisk forbindelse er at anvende kapillærmetoden. I denne opsætning vendes et tomt glaskapillarrør i en beholder med den rene forbindelse i væskefasen. Når væsken opvarmes, øges prøveens damptryk, og gasformig damp begynder at komme ind i glaskapillarrøret. Dette tvinger luften fanget inde og resulterer i bobler, der kommer ud fra bunden af kapillarrøret. På dette tidspunkt får væsken afkøles. Når damptrykket i prøven er det samme som det atmosfæriske tryk inde i glaskapillarrøret, begynder væske at komme ind i røret. Temperaturen af opløsningen, når dette fænomen opstår, er kogepunktet for den flydende forbindelse.