Vriespunt en kookpunt: gedetailleerde feiten

by

In dit artikel zullen we het hebben over het vriespunt en het kookpunt. Koken is iets dat gerelateerd is aan een faseovergang van vloeibaar naar gasvormig en bevriezen is gerelateerd aan een faseovergang van vloeibaar naar vast.

We kennen de basisinformatie over water dat het bevriest bij nul graden Celsius en kookt bij 100 graden Celsius bij 1 atm druk. Dit is de omgevingsdruk op zeeniveau onder normale omstandigheden. In dit artikel lezen we meer over vriespunt en kookpunt.

Wat is kookpunt?

Kookpunt komt met een veel voorkomende misvatting dat het afhankelijk is van de temperatuur. Terwijl het de druk is die het kookpunt bepaalt.

Het kookpunt kan worden gedefinieerd als de waarde van de temperatuur waarbij de dampdruk van vloeistof even groot wordt als de druk van de omgeving. De waarde van het kookpunt kan van plaats tot plaats verschillen, afhankelijk van de plaatsen.

Wat is het vriespunt?

De temperatuur waarbij de vloeibare moleculen dichterbij komen om eigenschappen van vaste stof te vertonen, wordt het vriespunt genoemd. Als de druk stijgt, blijft het vriespunt ook stijgen.

Het vriespunt is altijd lager dan het kookpunt in het geval van mengsels en organische verbindingen. Bevriezing verwijst naar de toestand van een stof waarin de moleculen het gedrag van vaste stoffen vertonen. Dat wil zeggen dat de moleculen dichter bij elkaar komen en een compacte en harde substantie vormen.

vriespunt en kookpunt
Afbeelding: Kokend

Afbeelding Credits: gebruiker:Markus Schweiss, Kochendes wasser02, CC BY-SA 3.0

Is het vriespunt altijd nul?

Het vriespunt van verschillende stoffen is anders. Alcohol bevriest bijvoorbeeld bij min temperaturen en niet bij nul graden.

De nul graden temperatuur verwijst naar het vriespunt van water op zeeniveau. Wanneer de omgevingstemperatuur onder nul graden zakt, zal het water in ijs gaan veranderen. Maar dit is niet overal het geval aangezien dit pas bij 1 atm druk gebeurt. Voor verschillende drukwaarden zal de vriespuntwaarde ook anders zijn.

Is kookpunt altijd honderd?

Honderd graden Celsius is het kookpunt van vloeibaar water. Andere stoffen gaan bij verschillende temperaturen koken. Maar zelfs vloeibaar water kan bij verschillende temperaturen koken. Laten we eens kijken hoe.

Het kookpunt is een drukafhankelijke eigenschap. Het verandert met de omgevingsdruk. Dus als we een monster van vloeibaar water beschouwen dat in vacuümomstandigheden wordt bewaard, begint het water te koken bij 15 graden Celsius. Het kokende water zal door de lagere temperatuur niet eens warm aanvoelen.

Hoe het vriespunt van het kookpunt te vinden?

Molaliteit, een eigenschap van oplossing die een relatie tussen vriespunt en kookpunt brengt. Het kan worden gedefinieerd als de maat voor het aantal mol opgeloste stof dat wordt gemengd met een oplosmiddel dat één kilogram weegt.

Merk op dat molariteit niet hetzelfde is als molaliteit. Om het vriespunt vanaf het kookpunt te vinden, gebruiken we de volgende relaties:

en

waar,

kb en kf zijn respectievelijk kookpunthoogteconstante en vriespuntverlagingsconstante.

Wat is de relatie tussen het vriespunt en het kookpunt?

De relatie tussen kookpunt en freexing punt is al besproken in de bovenstaande sectie. Hoewel kookpunt gerelateerd is aan faseverandering van vloeistof naar stoom en bevriezing gerelateerd is aan faseverandering van vloeibaar naar vast, maar beide zijn gerelateerd aan elkaar.

Molaliteit is een algemene eigenschap die een lijn trekt om het vriespunt en het kookpunt met elkaar te verbinden. Merk op dat het molaliteit is en niet molariteit. We kunnen molaliteit definiëren als het aantal mol aanwezig in een oplosmiddel met een gewicht van 1 kilogram. Formules om vriespunt en kookpunt te berekenen met behulp van molaliteit zijn al besproken in de bovenstaande sectie. We zullen in de volgende paragrafen gedetailleerd ingaan op molaliteit en molariteit.

Wat is molaliteit?

We kwamen een term tegen die molaliteit wordt genoemd in het bovenstaande gedeelte, waar we in het kort de betekenis van molaliteit bespraken. We zullen meer lezen over molaliteit in deze sectie. 

Wanneer we een oplosmiddel van één kilogram beschouwen en het aantal mol opgeloste stof dat daarin aanwezig is, tellen, berekenen we eigenlijk de molaliteit van de oplossing. Herziening van de basis, een oplossing bestaat uit opgeloste stof en oplosmiddel, waarbij oplosmiddel de basisstof is waaraan een andere stof (minder in hoeveelheid) die opgeloste stof wordt genoemd, wordt toegevoegd. Dit maakt de oplossing. Wiskundig kan molaliteit worden gegeven als-

Molaliteit, m = mol/kg

Waar,

m is de molaliteit van de oplossing

Mol is het aantal mol opgeloste stof

Kg is het gewicht van het oplosmiddel dat in de oplossing aanwezig is in kg

Wat gebeurt er bij het absolute nulpunt?

Het absolute nulpunt is een toestand waarbij de systeemtemperatuur nul Kelvin of -273 graden Celsius wordt. Elk thermodynamisch systeem heeft zijn laagste energietoestand op het absolute nulpunt.

Bij deze temperatuur bevriezen alle bewegingen van de moleculen en vindt er geen kinetische energie plaats. De enthalpie en entropie hebben beide hun minimumwaarde bij het absolute nulpunt. Er vindt geen beweging van deeltjes plaats. In Fahrenheit -459.67 graden Fahrenheit.

Hoe vindt bevriezing plaats?

Wanneer een vloeistof in vaste vorm begint te veranderen, kan worden gezegd dat er bevriezing plaatsvindt. Dit gebeurt wanneer de kinetische energie van moleculen kleiner wordt.

Wanneer de gemiddelde kinetische energie lager wordt, wordt de netto opgewekte warmte minder waardoor de temperatuur van het systeem daalt. Vandaar dat wanneer bevriezing plaatsvindt, de temperatuur van de stof daalt.

Zijn smeltpunt en vriespunt hetzelfde?

Smelten kan worden aangeduid als de fasetransformatie van vast naar vloeibaar. En we weten al dat bevriezen verwijst naar het veranderen van vloeistof naar vast.

Beide dingen gebeuren bij dezelfde temperatuur. Wanneer de temperatuur wordt verhoogd tot boven de smeltpunt, dan verandert de stof van toestand in vloeibaar en wanneer de temperatuur onder het vriespunt daalt, wordt de stof vast. Daarom kunnen we zeggen dat vries- en smeltpunten evenwichtstemperaturen zijn waarbij de stof zowel vaste als vloeibare eigenschappen vertoont.

Wat gebeurt er met de dichtheid van een stof tijdens het invriezen?

Het is een vaststaand feit dat vloeistoffen een kleinere dichtheid hebben dan vaste stoffen en we weten dat wanneer een stof bevriest, deze in vaste vorm begint te veranderen.

Naarmate de stof begint over te gaan van vloeibaar naar vast, kunnen we zeggen dat de dichtheid van de stof toeneemt. De moleculen komen dichter bij elkaar waardoor de dichtheid van de stof toeneemt. Vanwege de chemische samenstelling en oriëntatie van atomen in water neemt de dichtheid van water echter af wanneer het wordt omgezet in ijs. Dit is een opvallende uitzondering.

Klik om meer te lezen over Kookpunt en dipoolmoment.

Lees ook: