Vad är kokpunktshöjd?

Kokpunktshöjning är den effekt som uppstår när ett material löses i en ren lösning, vilket orsakar en ökning av blandningens kokpunkt. Det lösta ämnet, materialet som ska lösas, tillsätts till den rena lösningen, som kallas lösningsmedlet, vilket minskar blandningens ångtryck. Att sänka blandningens ångtryck innebär att det tar mer energi för blandningen att koka, vilket resulterar i en högre kokpunkt på blandningen.

Varje kemikalie har en mätbar kokpunktsförändring för blandningar med olika lösningsmedel. Denna mätbara kvantitet är känd som den molala kokpunktens höjdkonstant eller molal höjdkonstanten. Om koncentrationen av kemikalien i blandningen är känd eller mätt, kan denna koncentration multipliceras med molal höjdkonstanten, och man kan beräkna den resulterande kokpunktshöjningen och jämföra den med uppmätta värden. Molal höjdkonstanten kan också användas för att bestämma koncentrationen av löst ämne i en blandning genom att mäta blandningens kokpunkt och dividera lösningsmedlets kokpunktshöjning med molal höjdkonstanten.

En vanlig och användbar tillämpning av kokpunktshöjning är att tillsätta frostskyddsmedel, typiskt etylenglykol, till bilkylsystem. Etylenglykol tillsätts i en koncentration på 50 volymprocent till vattnet i bilens kylare för att förhindra frysning, men höjningen av kokpunkten för den resulterande lösningen är en fördel. Vatten kokar vid 212° Fahrenheit (100° Celsius); blandningen av etylen-glykol och vatten kokar vid 225° Fahrenheit (107.2° Celsius) och ännu högre när kylsystemet är trycksatt, vilket är normalt för bilkylsystem.

Kockar har utnyttjat kokpunktshöjningen i århundraden. Att tillsätta salt i vattnet höjer blandningens kokpunkt, vilket resulterar i snabbare tillagningstider. Havsvatten, som innehåller cirka 3.5 procent totalt salter, kokar vid 216.5 ° Fahrenheit (102.5 ° Celsius). Detta är kanske inte så stor skillnad från vanligt vatten, men snabbare tillagning brukar kockar föredra.

Kokpunktshöjningen till följd av en blandning är en faktor för den molala kokpunktskonstanten, så kokpunkten för en blandning kommer att fortsätta att stiga när mer av det lösta ämnet tillsätts till blandningen. Detta beror på minskningen av lösningsmedlets ångtryck när dess molekyler fångas av det lösta ämnet. Det finns praktiska gränser för kokpunktshöjning i konsument- och industriella tillämpningar. I bilkylning, till exempel, är kokpunkten för ren etylenglykol 386° Fahrenheit (197° Celsius) vilket kan ses som en fördel. Viskositeten, eller tjockleken, av ren etylenglykol vid kallare temperaturer gör dess användning opraktisk, eftersom ren etylenglykol vid 40° Fahrenheit (4.4° Celsius) har en uppmätt tjocklek som är sju gånger större än 50 procent etylenglykol. och vattenlösning.