Was ist eine Siedepunkterhöhung?
Die Erhöhung des Siedepunkts ist der Effekt, der auftritt, wenn ein Material in einer reinen Lösung gelöst wird, wodurch der Siedepunkt des Gemisches erhöht wird. Der gelöste Stoff, das zu lösende Material, wird der reinen Lösung, dem Lösungsmittel, zugesetzt, wodurch der Dampfdruck des Gemisches verringert wird. Durch Verringern des Dampfdrucks des Gemisches wird mehr Energie zum Kochen des Gemisches benötigt, was zu einem höheren Siedepunkt des Gemisches führt.
Jede Chemikalie hat eine messbare Siedepunktänderung für Gemische mit verschiedenen Lösungsmitteln. Diese messbare Größe ist als molare Siedepunkterhöhungskonstante oder molare Erhöhungskonstante bekannt. Wenn die Konzentration der Chemikalie in dem Gemisch bekannt ist oder gemessen wird, kann diese Konzentration mit der molaren Höhenkonstante multipliziert werden, und man kann die resultierende Siedepunkthöhe berechnen und mit gemessenen Werten vergleichen. Die molare Höhenkonstante kann auch verwendet werden, um die Konzentration des gelösten Stoffs in einer Mischung zu bestimmen, indem der Siedepunkt der Mischung gemessen und die Siedepunkthöhe des Lösungsmittels durch die molare Höhenkonstante dividiert wird.
Eine übliche und nützliche Anwendung der Siedepunkterhöhung ist die Zugabe von Frostschutzmittel, typischerweise Ethylenglykol, zu Autokühlsystemen. Ethylenglykol wird in einer Konzentration von 50 Vol .-% dem Wasser im Autokühler zugesetzt, um ein Einfrieren zu verhindern, aber die Erhöhung des Siedepunkts der resultierenden Lösung ist ein Vorteil. Wasser kocht bei 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius); Das Ethylen-Glykol-Wasser-Gemisch siedet bei 107,2 ° Celsius (225 ° Fahrenheit) und noch höher, wenn das Kühlsystem unter Druck steht, was für Autokühlsysteme normal ist.
Köche nutzen seit Jahrhunderten die Erhöhung des Siedepunkts. Das Hinzufügen von Salz zu Wasser erhöht den Siedepunkt der Mischung, was zu schnelleren Garzeiten führt. Ozeanisches Meerwasser, das ungefähr 3,5 Prozent Gesamtsalz enthält, kocht bei 216,5 ° Fahrenheit (102,5 ° Celsius). Dies ist vielleicht kein großer Unterschied zu normalem Wasser, aber das schnellere Garen wird normalerweise von Köchen bevorzugt.
Die aus einer Mischung resultierende Siedepunkterhöhung ist ein Faktor der molaren Siedepunktkonstante, so dass der Siedepunkt einer Mischung weiter ansteigt, wenn mehr des gelösten Stoffs zu der Mischung gegeben wird. Dies ergibt sich aus der Verringerung des Dampfdrucks des Lösungsmittels, wenn seine Moleküle vom gelösten Stoff eingefangen werden. Der Siedepunkterhöhung bei Verbraucher- und Industrieanwendungen sind praktische Grenzen gesetzt. Bei der Autokühlung liegt der Siedepunkt von reinem Ethylenglykol beispielsweise bei 386 ° Fahrenheit (197 ° Celsius), was als Vorteil angesehen werden könnte. Die Viskosität oder Dicke von reinem Ethylenglykol bei kälteren Temperaturen macht seine Verwendung jedoch unpraktisch, da reines Ethylenglykol bei 40 ° Fahrenheit (4,4 ° Celsius) eine gemessene Dicke aufweist, die siebenmal größer ist als die von 50 Prozent Ethylenglykol. und-wasser lösung.