Laten we zeggen dat we drie lepels hebben. In de eerste doen we 5 druppels water; in de tweede doen we 5 druppels alcohol en in de derde 5 druppels aceton. Na een tijdje wachten zullen we zien dat de aceton snel zal veranderen in een gasvormige toestand, gevolgd door alcohol en pas na een lange tijd zal het water verdampen.
Dit voorbeeld laat ons zien dat stoffen niet tegelijkertijd in een gasvormige toestand of een damptoestand gaan en bijgevolg ook hun kookpunten verschillend zijn.
Om te begrijpen waarom dit gebeurt, moeten we eerst begrijpen wanneer deze overgang van vloeistof naar gas (of naar damp, in het geval van water) plaatsvindt. Vloeistofmoleculen in een container zijn constant in beweging, omdat ze enige bewegingsvrijheid hebben. Atmosferische druk oefent een kracht uit op deze moleculen die voorkomt dat ze in de gasvormige toestand terechtkomen. Bovendien maken de moleculen intermoleculaire bindingen met elkaar, wat het ook moeilijk maakt om hun fysieke toestand te veranderen.
Echter, wanneer deze moleculen een bepaalde kinetische energie krijgen, slagen ze erin hun intermoleculaire bindingen en traagheid te verbreken en veranderen ze in de gas- of damptoestand.
Wanneer we de temperatuur van deze vloeistof verhogen, leveren we energie aan het systeem, waardoor deze moleculen krijgen sneller de energie die nodig is om van toestand te veranderen, wat gebeurt wanneer ze de jouw kookpunt.
In het geval van het gegeven voorbeeld zijn de kookpunten van aceton, alcohol en water respectievelijk 56,2 °C, 78,5 °C en 100 °C op zeeniveau. Dit verklaart de volgorde van verdamping die voor deze vloeistoffen wordt genoemd.
Maar waarom dit verschil?
Er zijn twee basisfactoren die de verschillen in kookpunten van stoffen rechtvaardigen, namelijk: intermoleculaire interacties en molaire massa's.
Laten we eens kijken naar de volgende lijst om te zien hoe deze factoren het kookpunt van stoffen beïnvloeden:
- Intermoleculaire interacties:
Als de intermoleculaire interactie intens is, zal het nodig zijn om nog meer energie aan het systeem te leveren, zodat het afbreekt en het molecuul in de gasvormige toestand kan overgaan.
De intensiteit van deze interacties tussen moleculen volgt de volgende aflopende volgorde:
Waterstofbruggen > permanente dipool > geïnduceerde dipool
Zo zien we in de tabel dat de kookpunten van butaan-1-ol en ethaanzuur hoger zijn dan die van andere stoffen. Dit komt omdat deze twee stoffen waterstofbruggen hebben, wat intensere interacties zijn dan de andere.
Ook is het kookpunt van propanon hoger dan dat van pentaan omdat de interactie van propanon is permanente dipool, die intenser is dan de geïnduceerde dipool, wat de interactie is die wordt uitgevoerd door de pentaan.
Maar waarom is het kookpunt van propanon niet hoger dan dat van hexaan, aangezien het ook de geïnduceerde dipoolinteractie uitvoert?
Dit is waar de tweede factor die interfereert met het kookpunt van een stof om de hoek komt kijken: de molaire massa.
- Molaire massa's:
Als de massa van het molecuul groot is, zal het nodig zijn om meer energie aan het systeem te leveren, zodat het molecuul de traagheid kan overwinnen en naar de gasvormige toestand kan gaan.
Bijvoorbeeld, pentaan en hexaan voeren dezelfde interactie uit, namelijk die van een geïnduceerde dipool, maar de molaire massa van hexaan is groter. Daarom is het kookpunt van hexaan hoger dan dat van pentaan.
In het geval van butaan-1ol en ethaanzuur maken beide waterstofbruggen en heeft butaan-1-ol een hogere molmassa. Het kookpunt van ethaanzuur is echter hoger omdat twee moleculen ethaanzuur twee bindingen daartussen kunnen vormen. waterstof (via de O- en OH-groepen), terwijl twee moleculen butaan-1-ol slechts één waterstofbinding met elkaar tot stand brengen (via de OH-groep).
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/comparacao-entre-pontos-ebulicao-das-substancias.htm
