Kookpuntbepaling

vergelijkbaar met het smeltpunt is het kookpunt een fysische eigenschap. Als het monster een zuivere verbinding is, kan het kookpunt worden gebruikt om de identiteit van de verbinding te bepalen. Uiteindelijk is het experimenteel bepalen van het exacte kookpunt een uitdaging. Net als smeltpunten, worden experimentele kookpunten gegeven als een bereik en variëren een paar graden van de werkelijke literatuurwaarde.

Dampdruk

om te begrijpen waarom een oplosmiddel kookt, wat wordt gekenmerkt door het bekende borrelen van de oplossing, is het belangrijk om de dynamiek tussen de vloeibare en gasvormige fasen te begrijpen. Overweeg een zuivere vloeibare verbinding in een verzegelde container. Sommige moleculen aan het oppervlak van de vloeistof hebben genoeg energie om intermoleculaire krachten te overwinnen en de gasvormige fase in te gaan. Nochtans, kunnen de molecules in de gasfase ook energie verliezen en terug in een vloeistof condenseren. Daarom zijn er twee concurrerende processen in dit systeem: verdamping en condensatie.

wanneer de verdampingssnelheid gelijk is aan de condensatiesnelheid, heeft het systeem een evenwichtstoestand bereikt. Dit betekent dat voor elke molecule die de gasfase ingaat, een andere condenseert aan de vloeibare fase, en er geen nettoaanwinst of verlies van de vloeistof of gashoeveelheid in de container is. Zodra het evenwicht is bereikt, wordt de druk die door de damp boven de vloeistof wordt uitgeoefend, de dampdruk genoemd. De neiging voor een vloeistof om te verdampen wordt zijn vluchtigheid genoemd. Een meer vluchtige vloeistof heeft een hogere dampdruk, terwijl een minder vluchtige vloeistof een lagere dampdruk heeft.

Dampdruk varieert per temperatuur. Als je de temperatuur van de oplossing verhoogt, hebben meer moleculen genoeg energie om aan de vloeibare fase te ontsnappen, waardoor de dampdruk toeneemt. Uiteindelijk, als er genoeg warmte wordt toegepast, zullen moleculen die niet op het raakvlak tussen de vloeistof en het gas overgaan in de gasfase en de bekende bellen vormen die we associëren met koken.

het kookpunt van een vloeistof wordt bereikt wanneer de totale dampdruk van de vloeistof gelijk is aan de atmosferische druk. De temperatuur waarbij dit gebeurt wordt het kookpunt genoemd. Op hogere hoogtes, en dus een lagere atmosferische druk, zal een vloeistof koken bij een lagere temperatuur, omdat er minder warmte nodig is om de dampdruk te verhogen tot de atmosferische druk. Bovendien heeft de vluchtigheid, of het vermogen van een oplosmiddel om te verdampen, ook invloed op de dampdruk. Oplosmiddelen met een hoge vluchtigheid hebben een hogere dampdruk dan oplosmiddelen met een lagere vluchtigheid.

factoren die het kookpunt beïnvloeden

De overeenkomst tussen smeltpunten en kookpunten betekent dat dezelfde factoren die het smeltpunt van een verbinding beïnvloeden ook het kookpunt zullen beïnvloeden. Daarom zullen de sterkte en de soorten intermoleculaire krachten die binnen de vloeibare verbinding worden gevonden het kookpunt beïnvloeden. Bedenk dat er drie soorten moleculaire krachten zijn: waterstofbindingen, dipool-dipool interacties en Londen dispersie krachten. Elk van deze heeft verschillende aantrekkingskracht sterke punten en vereisen verschillende hoeveelheden energie te overwinnen. Verbindingen die waterstof kunnen binden zullen hogere kookpunten hebben dan verbindingen die alleen kunnen interageren door middel van Londense dispersiekrachten. Een extra overweging voor kookpunten betreft de dampdruk en de vluchtigheid van de verbinding. Typisch, hoe meer vluchtige een verbinding is, hoe lager het kookpunt.

De capillaire methode om het kookpunt te bepalen

een eenvoudige methode om het kookpunt van een organische verbinding te bepalen is het gebruik van de capillaire methode. In deze opstelling wordt een lege glazen capillaire buis omgekeerd in een container van de zuivere verbinding in de vloeibare fase. Als de vloeistof wordt verwarmd, neemt de dampdruk van het monster toe en begint gasvormige damp de glazen capillaire buis binnen te dringen. Dit dwingt de binnen opgesloten lucht naar buiten en resulteert in bellen die uit de bodem van de capillaire buis komen. Op dit punt mag de vloeistof afkoelen. Zodra de dampdruk van het monster hetzelfde is als de atmosferische druk in de glazen capillaire buis, zal vloeistof de buis beginnen binnen te komen. De temperatuur van de oplossing wanneer dit fenomeen optreedt is het kookpunt van de vloeibare verbinding.