Siedepunktbestimmung

Ähnlich dem Schmelzpunkt ist der Siedepunkt eine physikalische Eigenschaft. Wenn die Probe eine reine Verbindung ist, kann der Siedepunkt verwendet werden, um die Identität der Verbindung zu bestimmen. Letztendlich ist die experimentelle Bestimmung des genauen Siedepunkts eine Herausforderung. Wie Schmelzpunkte, Experimentelle Siedepunkte werden als Bereich angegeben und variieren um einige Grad vom tatsächlichen Literaturwert.

Dampfdruck

Um zu verstehen, warum ein Lösungsmittel kocht, das durch das bekannte Sprudeln der Lösung gekennzeichnet ist, ist es wichtig, die Dynamik zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase zu verstehen. Betrachten Sie eine reine flüssige Verbindung in einem verschlossenen Behälter. Einige der Moleküle an der Oberfläche der Flüssigkeit haben genug Energie, um intermolekulare Kräfte zu überwinden und in die Gasphase einzutreten. Moleküle in der Gasphase können jedoch auch Energie verlieren und wieder zu einer Flüssigkeit kondensieren. Daher gibt es in diesem System zwei konkurrierende Prozesse: Verdampfung und Kondensation.

Wenn die Verdampfungsrate gleich der Kondensationsrate ist, hat das System einen Gleichgewichtszustand erreicht. Dies bedeutet, dass für jedes Molekül, das in die Gasphase eintritt, ein anderes zur flüssigen Phase kondensiert und es keinen Nettogewinn oder -verlust der Flüssigkeits- oder Gasmenge im Behälter gibt. Sobald das Gleichgewicht hergestellt ist, wird der Druck, den der Dampf über der Flüssigkeit ausübt, als Dampfdruck bezeichnet. Die Tendenz, dass eine Flüssigkeit verdampft, wird als Flüchtigkeit bezeichnet. Eine flüchtigere Flüssigkeit hat einen höheren Dampfdruck, während eine weniger flüchtige Flüssigkeit einen niedrigeren Dampfdruck hat.

Der Dampfdruck variiert je nach Temperatur. Wenn Sie die Temperatur der Lösung erhöhen, haben mehr Moleküle genug Energie, um der flüssigen Phase zu entkommen, und somit steigt der Dampfdruck. Wenn genügend Wärme aufgebracht wird, gehen Moleküle, die sich nicht an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Gas befinden, in die Gasphase über und bilden die bekannten Blasen, die wir mit dem Kochen verbinden.

Der Siedepunkt einer Flüssigkeit wird erreicht, wenn der Gesamtdampfdruck der Flüssigkeit dem Atmosphärendruck entspricht. Die Temperatur, bei der dies geschieht, wird als Siedepunkt bezeichnet. In höheren Lagen und somit bei einem niedrigeren atmosphärischen Druck kocht eine Flüssigkeit bei einer niedrigeren Temperatur, da weniger Wärme erforderlich ist, um den Dampfdruck auf den atmosphärischen Druck zu erhöhen. Zusätzlich beeinflusst die Flüchtigkeit oder die Fähigkeit eines Lösungsmittels zu verdampfen auch den Dampfdruck. Lösungsmittel mit hoher Flüchtigkeit haben einen höheren Dampfdruck als Lösungsmittel mit geringerer Flüchtigkeit.

Faktoren, die den Siedepunkt beeinflussen

Die Ähnlichkeit zwischen Schmelzpunkten und Siedepunkten bedeutet, dass dieselben Faktoren, die den Schmelzpunkt einer Verbindung beeinflussen, auch den Siedepunkt beeinflussen. Daher beeinflussen die Stärke und Art der intermolekularen Kräfte, die in der flüssigen Verbindung gefunden werden, den Siedepunkt. Denken Sie daran, dass es drei Arten von molekularen Kräften gibt: Wasserstoffbrückenbindung, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und London-Dispersionskräfte. Jeder von ihnen hat unterschiedliche Anziehungsstärken und benötigt unterschiedliche Energiemengen, um überwunden zu werden. Verbindungen, die Wasserstoff binden können, haben höhere Siedepunkte als Verbindungen, die nur durch höhere Dispersionskräfte interagieren können. Eine zusätzliche Betrachtung für Siedepunkte bezieht den Dampfdruck und die Flüchtigkeit des Mittels mit ein. Typischerweise ist der Siedepunkt einer Verbindung umso niedriger, je flüchtiger sie ist.

Die Kapillarmethode zur Bestimmung des Siedepunkts

Eine einfache Methode zur Bestimmung des Siedepunkts einer organischen Verbindung ist die Verwendung der Kapillarmethode. Bei diesem Aufbau wird eine leere Glaskapillare in einen Behälter der reinen Verbindung in der flüssigen Phase umgedreht. Wenn die Flüssigkeit erhitzt wird, steigt der Dampfdruck der Probe an und gasförmiger Dampf beginnt in das Glaskapillarrohr einzutreten. Dies drückt die im Inneren eingeschlossene Luft heraus und führt dazu, dass Blasen aus dem Boden des Kapillarrohrs austreten. An diesem Punkt wird die Flüssigkeit abkühlen gelassen. Sobald der Dampfdruck der Probe mit dem Atmosphärendruck in der Glaskapillare übereinstimmt, tritt Flüssigkeit in die Röhre ein. Die Temperatur der Lösung, wenn dieses Phänomen auftritt, ist der Siedepunkt der flüssigen Verbindung.