Nehmen wir an, wir haben drei Löffel. In den ersten geben wir 5 Tropfen Wasser; im zweiten geben wir 5 Tropfen Alkohol und im dritten 5 Tropfen Aceton. Nach einer Weile werden wir sehen, dass Aceton schnell in einen gasförmigen Zustand übergeht, gefolgt von Alkohol, und erst nach langer Zeit wird das Wasser verdunsten.
Dieses Beispiel zeigt uns, dass Stoffe nicht gleichzeitig in einen gasförmigen oder dampfförmigen Zustand übergehen und dementsprechend auch ihre Siedepunkte unterschiedlich sind.
Um zu verstehen, warum dies geschieht, müssen wir zuerst verstehen, wann dieser Übergang von Flüssigkeit zu Gas (oder zu Dampf im Fall von Wasser) stattfindet. Flüssigkeitsmoleküle in einem Behälter werden ständig bewegt, da sie eine gewisse Bewegungsfreiheit haben. Der atmosphärische Druck übt auf diese Moleküle eine Kraft aus, die sie daran hindert, in den gasförmigen Zustand überzugehen. Darüber hinaus gehen die Moleküle intermolekulare Bindungen untereinander ein, die es ebenfalls erschweren, ihren physikalischen Zustand zu ändern.
Jedoch, Wenn diese Moleküle eine bestimmte kinetische Energie erhalten, gelingt es ihnen, ihre intermolekularen Bindungen und ihre Trägheit aufzubrechen und in den gasförmigen oder dampfförmigen Zustand überzugehen.
Wenn wir die Temperatur dieser Flüssigkeit erhöhen, führen wir dem System Energie zu, was diese verursacht Moleküle erhalten schneller die Energie, die für die Zustandsänderung erforderlich ist, was geschieht, wenn sie die Ihre Siedepunkt.
Im angegebenen Beispiel liegen die Siedepunkte von Aceton, Alkohol und Wasser bei 56,2 °C, 78,5 °C bzw. 100 °C auf Meereshöhe. Dies erklärt die für diese Flüssigkeiten erwähnte Verdampfungsreihenfolge.
Aber warum dieser Unterschied?
Es gibt zwei grundlegende Faktoren, die die Unterschiede in den Siedepunkten von Stoffen rechtfertigen: intermolekulare Wechselwirkungen und Molmassen.
Schauen wir uns die folgende Liste an, um zu sehen, wie diese Faktoren den Siedepunkt von Substanzen beeinflussen:
- Intermolekulare Wechselwirkungen:
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Wenn die intermolekulare Wechselwirkung intensiv ist, muss dem System noch mehr Energie zugeführt werden, damit es zerfällt und das Molekül in den gasförmigen Zustand übergehen kann.
Die Intensität dieser Wechselwirkungen zwischen Molekülen folgt der folgenden absteigenden Reihenfolge:
Wasserstoffbrücken > permanenter Dipol > induzierter Dipol
In der Tabelle sehen wir beispielsweise, dass die Siedepunkte von Butan-1-ol und Essigsäure höher sind als die anderer Stoffe. Dies liegt daran, dass diese beiden Substanzen Wasserstoffbrückenbindungen haben, die intensivere Wechselwirkungen sind als die anderen.
Außerdem ist der Siedepunkt von Propanon höher als der von Pentan, da die Wechselwirkung von Propanon permanenter Dipol, der intensiver ist als der induzierte Dipol, das ist die Wechselwirkung der Pentan.
Aber warum ist der Siedepunkt von Propanon nicht höher als der von Hexan, da es auch die induzierte Dipolwechselwirkung ausführt?
Hier kommt der zweite Faktor ins Spiel, der den Siedepunkt eines Stoffes beeinflusst: die Molmasse.
- Molmassen:
Wenn die Masse des Moleküls groß ist, muss dem System mehr Energie zugeführt werden, damit das Molekül die Trägheit überwinden und in den gasförmigen Zustand übergehen kann.
Pentan und Hexan führen beispielsweise die gleiche Wechselwirkung aus, die der eines induzierten Dipols entspricht, aber die Molmasse von Hexan ist größer. Daher ist der Siedepunkt von Hexan höher als der von Pentan.
Im Fall von Butan-1ol und Essigsäure gehen beide Wasserstoffbrückenbindungen ein und Butan-1-ol hat eine höhere Molmasse. Der Siedepunkt von Essigsäure ist jedoch höher, da zwei Essigsäuremoleküle zwischen ihnen zwei Bindungen eingehen können. Wasserstoff (über die O- und OH-Gruppe), während zwei Moleküle Butan-1-ol nur eine Wasserstoffbrücke zueinander aufbauen (über die establish OH-Gruppe).
Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie
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FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Vergleich zwischen Siedepunkten von Stoffen"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/comparacao-entre-pontos-ebulicao-das-substancias.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.
c) ( ) Die Löslichkeit von Zucker in Wasser beruht auf der Bildung von Wasserstoffbrücken zwischen Saccharose und Wassermolekülen.
