Siedegrade

Siedepunktbestimmung

Ähnlich wie der Schmelzpunkt ist auch der Siedepunkt eine physikalische Eigenschaft. Wenn es sich bei der Probe um eine reine Verbindung handelt, kann der Siedepunkt verwendet werden, um die Identität der Verbindung zu bestimmen. Letztendlich ist die experimentelle Bestimmung des genauen Siedepunkts eine Herausforderung. Wie die Schmelzpunkte werden auch die experimentellen Siedepunkte als Bereich angegeben und weichen um einige Grad vom tatsächlichen Literaturwert ab.

Dampfdruck

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

Wenn die Verdunstungsrate gleich der Kondensationsrate ist, hat das System einen Gleichgewichtszustand erreicht. Das 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 Volatilität 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 genügend Energie, um der flüssigen Phase zu entkommen, und somit steigt der Dampfdruck. Wenn genügend Wärme zugeführt 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 Sieden in Verbindung bringen.

Der Siedepunkt einer Flüssigkeit ist erreicht, wenn der Gesamtdampfdruck der Flüssigkeit dem Atmosphärendruck entspricht. Die Temperatur, bei der dies geschieht, wird als Siedepunkt bezeichnet. In höheren Lagen und damit bei niedrigerem Atmosphärendruck siedet eine Flüssigkeit bei einer niedrigeren Temperatur, da weniger Hitze benötigt wird, um den Dampfdruck auf den atmosphärischen Druck zu erhöhen. Darüber hinaus wirkt sich auch die Flüchtigkeit oder die Fähigkeit eines Lösungsmittels zu verdampfen auf den Dampfdruck aus. 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 die gleichen Faktoren, die den Schmelzpunkt einer Verbindung beeinflussen, auch den Siedepunkt beeinflussen. Daher beeinflussen die Stärke und die Art der intermolekularen Kräfte, die in der flüssigen Verbindung zu finden sind, den Siedepunkt. Denken Sie daran, dass es drei Arten von molekularen Kräften gibt: Wasserstoffbrückenbindungen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und Londoner Dispersionskräfte. Jede von ihnen hat eine unterschiedliche Anziehungskraft und erfordert unterschiedliche Mengen an Energie, um sie zu überwinden. Verbindungen, die Wasserstoffbrückenbrücken binden können, haben höhere Siedepunkte als Verbindungen, die nur durch Londoner Dispersionskräfte interagieren können. Eine weitere Überlegung bei den Siedepunkten betrifft den Dampfdruck und die Flüchtigkeit der Verbindung. Je flüchtiger eine Verbindung ist, desto niedriger ist in der Regel ihr Siedepunkt.

Die Kapillarmethode zur Bestimmung des Siedepunkts

Eine einfache Methode zur Bestimmung des Siedepunkts einer organischen Verbindung ist die Kapillarmethode. Bei diesem Aufbau wird ein leeres Glaskapillarrohr in einen Behälter mit der reinen Verbindung in der flüssigen Phase invertiert. Wenn die Flüssigkeit erhitzt wird, steigt der Dampfdruck der Probe und gasförmiger Dampf beginnt in das Glaskapillarrohr einzudringen. Dadurch wird die im Inneren eingeschlossene Luft herausgedrückt und es entstehen Blasen aus dem Boden des Kapillarrohrs. Zu diesem Zeitpunkt wird die Flüssigkeit abkühlen gelassen. Sobald der Dampfdruck der Probe dem atmosphärischen Druck im Glaskapillarrohr entspricht, beginnt die Flüssigkeit in das Röhrchen einzudringen. Die Temperatur der Lösung, wenn dieses Phänomen auftritt, ist der Siedepunkt der flüssigen Verbindung.