Kokpunktsbestämning

liknande smältpunkten är kokpunkten en fysisk egenskap. Om provet är en ren förening kan kokpunkten användas för att bestämma föreningens identitet. I slutändan är experimentellt att bestämma den exakta kokpunkten utmanande. Liksom smältpunkter ges experimentella kokpunkter som ett intervall och varierar med några grader från det faktiska litteraturvärdet.

ångtryck

för att förstå varför ett lösningsmedel kokar, vilket kännetecknas av den välkända bubblingen av lösningen, är det viktigt att förstå dynamiken mellan flytande och gasformiga faser. Tänk på en ren flytande förening i en sluten behållare. Några av molekylerna vid vätskans yta kommer att ha tillräckligt med energi för att övervinna intermolekylära krafter och gå in i gasfasen. Molekyler i gasfasen kan emellertid också förlora energi och kondensera tillbaka till en vätska. Därför finns det två konkurrerande processer i detta system: avdunstning och kondensation.

När förångningshastigheten är lika med kondensationshastigheten har systemet nått ett jämviktstillstånd. Detta innebär att för varje molekyl som kommer in i gasfasen kondenserar en annan till vätskefasen, och det finns ingen nettovinst eller förlust av vätske-eller gasmängden i behållaren. När jämvikt har fastställts kallas trycket som utövas av ångan ovanför vätskan ångtrycket. Tendensen för en vätska att förångas kallas dess volatilitet. En mer flyktig vätska har ett högre ångtryck, medan en mindre flyktig vätska har ett lägre ångtryck.

ångtrycket varierar med temperatur. Om du ökar temperaturen på lösningen har fler molekyler tillräckligt med energi för att undkomma vätskefasen, och därmed ökar ångtrycket. I slutändan, om tillräckligt med värme appliceras, kommer molekyler som inte ligger vid gränssnittet mellan vätskan och gasen att övergå till gasfasen och bilda de bekanta bubblorna vi associerar med kokning.

kokpunkten för en vätska uppnås när vätskans totala ångtryck motsvarar atmosfärstrycket. Temperaturen vid vilken detta inträffar kallas kokpunkten. Vid högre höjder, och därmed ett lägre atmosfärstryck, kommer en vätska att koka vid en lägre temperatur, eftersom mindre värme krävs för att öka ångtrycket till atmosfärstrycket. Dessutom påverkar volatiliteten eller förmågan hos ett lösningsmedel att förångas också ångtrycket. Lösningsmedel med hög volatilitet har högre ångtryck än lösningsmedel med lägre volatilitet.

faktorer som påverkar kokpunkten

likheten mellan smältpunkter och kokpunkter innebär att samma faktorer som påverkar smältpunkten för en förening också kommer att påverka kokpunkten. Därför kommer styrkan och typerna av intermolekylära krafter som finns i vätskeföreningen att påverka kokpunkten. Minns att det finns tre typer av molekylära krafter: vätebindning, dipol-dipolinteraktioner och London dispersionskrafter. Var och en av dessa har olika attraktionsstyrkor och kräver olika mängder energi att övervinna. Föreningar som kan vätebindning kommer att ha högre kokpunkter än föreningar som bara kan interagera genom London dispersionskrafter. En ytterligare övervägning för kokpunkter innefattar ångtrycket och volatiliteten hos föreningen. Typiskt, ju mer flyktig en förening är, desto lägre är dess kokpunkt.

Kapillärmetoden för att bestämma kokpunkten

en enkel metod för att bestämma kokpunkten för en organisk förening är att utnyttja kapillärmetoden. I denna inställning inverteras ett tomt glaskapillärrör i en behållare av den rena föreningen i vätskefasen. När vätskan upphettas ökar provets ångtryck och gasformig ånga börjar komma in i glaskapillärröret. Detta tvingar ut luften som fångas inuti och resulterar i bubblor som kommer ut från botten av kapillärröret. Vid denna tidpunkt får vätskan svalna. När provets ångtryck är detsamma som atmosfärstrycket inuti glaskapillärröret börjar vätska komma in i röret. Lösningens temperatur när detta fenomen inträffar är kokpunkten för den flytande föreningen.