Wat is kookpunthoogte?
Kookpuntverhoging is het effect dat optreedt wanneer een materiaal wordt opgelost in een zuivere oplossing, waardoor het kookpunt van het mengsel toeneemt. De opgeloste stof, het materiaal dat moet worden opgelost, wordt toegevoegd aan de zuivere oplossing, het oplosmiddel genoemd, dat de dampdruk van het mengsel verlaagt. Het verlagen van de dampspanning van het mengsel betekent dat het meer energie kost om het mengsel te laten koken, wat resulteert in een hoger kookpunt van het mengsel.
Elke chemische stof heeft een meetbare kookpuntverandering voor mengsels met verschillende oplosmiddelen. Deze meetbare hoeveelheid staat bekend als de molale kookpunt-elevatieconstante of molale elevatieconstante. Als de concentratie van de chemische stof in het mengsel bekend of gemeten is, kan deze concentratie worden vermenigvuldigd met de molaire elevatieconstante en kan de resulterende kookpunthoogte worden berekend en vergeleken met gemeten waarden. De molale elevatieconstante kan ook worden gebruikt om de concentratie opgeloste stof in een mengsel te bepalen door het kookpunt van het mengsel te meten en de kookpunthoogte van het oplosmiddel te delen door de molale elevatieconstante.
Een veel voorkomende en nuttige toepassing van kookpuntverhoging is het toevoegen van antivries, typisch ethyleenglycol, aan koelsystemen van auto's. Ethyleenglycol wordt in een volumeconcentratie van 50 procent toegevoegd aan water in de radiator van de auto om bevriezing te voorkomen, maar de verhoging in het kookpunt van de resulterende oplossing is een voordeel. Water kookt bij 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius); het mengsel van ethyleenglycol en water kookt bij 225 ° Fahrenheit (107,2 ° Celsius) en zelfs hoger wanneer het koelsysteem onder druk staat, wat normaal is voor koelsystemen voor auto's.
Koks maken al eeuwen gebruik van de kookpunthoogte. Het toevoegen van zout aan water verhoogt het kookpunt van het mengsel, wat resulteert in snellere kooktijden. Oceaanzeewater, dat ongeveer 3,5 procent totale zouten bevat, kookt op 216,5 ° Fahrenheit (102,5 ° Celsius). Dit is misschien geen groot verschil met gewoon water, maar koks hebben meestal de voorkeur aan sneller koken.
De kookpuntverhoging resulterend uit een mengsel is een factor van de molale kookpuntconstante, zodat het kookpunt van een mengsel zal blijven stijgen naarmate meer van de opgeloste stof aan het mengsel wordt toegevoegd. Dit is het gevolg van de verlaging van de dampspanning van het oplosmiddel wanneer de moleculen worden gevangen door de opgeloste stof. Er zijn praktische grenzen aan kookpuntverhoging in consumenten- en industriële toepassingen. In autokoeling bijvoorbeeld is het kookpunt van zuivere ethyleenglycol 386 ° Fahrenheit (197 ° Celsius), wat als een voordeel kan worden beschouwd. De viscositeit of dikte van zuivere ethyleenglycol bij lagere temperaturen maakt het gebruik echter onpraktisch, omdat bij 40 ° Fahrenheit (4,4 ° Celsius) zuivere ethyleenglycol een gemeten dikte heeft die zeven keer groter is dan de 50 procent ethyleenglycol- en water oplossing.