KOKNING: KONCEPT, TYPER OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

Den kokande är den tillståndsändring eller en flytande fas till det gasformiga tillståndet. Det inträffar när en vätska upphettas till kokpunkten: temperaturen vid vilken vätskans ångtryck är lika med atmosfärstrycket som utövas på vätskans yta.

I allmänhet tillförs värmen i kokning i den nedre delen av behållaren som innehåller vätskan. Där börjar bildandet av bubblor som ökar i volym när de stiger mot vätskans yta, eftersom trycket på dem minskar när de stiger.

När en vätska kokar sägs den ha nått sin kokpunkt. Källa: Pixabay.

När vätskan som värms upp är vatten, innehåller bubblorna vattenånga; det vill säga de innehåller redan vatten i gasformigt tillstånd. Dessutom fördelas bubblorna över vätskans volym. Vattenens koktemperatur är cirka 100 ° C, vid ett tryck av 1 atm (760 mmHg).

För att åstadkomma förändring av tillstånd från vätskefasen till den gasformiga är det nödvändigt att tillföra energi (förångningens entalpi). När kokningen inträffar förblir vattnets temperatur konstant vid 100 ºC, eftersom termisk energi går förlorad när flytande vattenmolekyler kommer ut som vattenånga.

Typer av kokande

Det finns två huvudtyper av kokning: kärnbildad och kritisk värmeflöde.

I nukleatkokande bildas bubblor med liten volym på olika platser i vätskans volym.

Bildningen av bubblor observeras efter temperaturökningen

Under kritisk värmeflöde sker kokning när ytan där värme tillförs för att orsaka kokning värms upp över ett kritiskt temperaturvärde och bildar ett ångskikt på ytan.

Kokpunkt

Faktorer som bestämmer kokpunkten

Atmosfärstryck

En ökning av atmosfärstrycket resulterar i en ökning av kokpunkten, eftersom det är nödvändigt att öka vattenångtrycket för att utjämna atmosfärstrycket. För att uppnå detta måste vattentemperaturen höjas, vilket kräver en högre kaloriförbrukning.

Tvärtom, när atmosfärstrycket minskar, som uppträder i ett berg med hög höjd över havet, sjunker kokpunkten, eftersom ett lägre ångtryck krävs än lika med atmosfärstrycket.

Intermolekylära krafter

Molekyler i lösning har flera typer av interaktioner, inklusive: dispersions- eller Londonkrafter, dipol-dipolkrafter och vätebindningar. Ju större styrka dessa krafter är, desto högre kokpunkt.

Värmeenergi krävs för att bryta interaktionen mellan molekylerna så att de kan ha tillräckligt med energi för kokning. Till exempel: metyleter (C ₂ H ₆ O) har en kokpunkt av 25 ° C, medan etyleter (C ₄ H ₁₀ O) har en kokpunkt av 78,5 ° C

Skillnaden mellan kokpunkterna, trots att de har liknande kemiska strukturer, förklaras eftersom etyleter har en högre molekylmassa; De båda bildar vätebindningar, men de dispersiva krafterna i C ₄ H ₁₀ O är starkare än i C ₂ H ₆ O.

Skillnaden mellan kokning och indunstning

Kokningen har sitt ursprung i vätskan nära värmekällan och sprids sedan över vätskans volym. Det ses i denna illustration:

Under tiden är förångning ett fenomen på vätskeytan.

Avdunstning sker när en molekyl i vätskan vid gränsytan mellan luft och vätska har tillräckligt med energi för att övervinna ytspänningen som utövas på den; så den flyr ur vätsken sinus och passerar in i gasfasen.

Avdunstning kan ske vid vilken temperatur som helst, men möjligheten att dess förekomst ökar med temperaturen. I följande bild kan du se vatten som förångas från marken:

Exempel på kokning

Ångsterilisering

Det utförs i utrustning som kallas en autoklav, som har förmågan att generera högt tryck utövad av vattenånga, som inte kan undkomma. På samma sätt ökar vattenets kokpunkt, vilket gör det möjligt att nå temperaturer över 100 ºC.

I autoklaven steriliseras material för vävnadsodling, kirurgiska material, material för användning i laboratorier, odlingsmedier etc. Förhållandena som används för sterilisering i autoklaven är: 15 kilo tryck, temperatur på 121 ºC och en varaktighet av 15 minuter.

Lagar mat

Maten värms upp genom att placera den i vatten. Under tillagningen används temperaturer som är lika med kokpunkten för vatten (100 ºC). Mat uppvärms under den tid som erfarenheten indikerar för att uppnå de optimala förutsättningarna för intag.

Kinesisk mat använder minimal kokning och ånga för att bevara matens färg, konsistens och smak. Den typ av kokning som kallas simmer använder temperaturer under kokpunkten. Matlagning av mat används också med hjälp av ånga.

Tryckkokare

Tryckkokaren används vid matlagning av mat. Dess funktion är baserad på dess förmåga att begränsa utsläppet från den vattenånga som produceras i atmosfären, vilket ger en ökning av det inre trycket.

Ökningen i tryck som utövas på ytan av vätskan i krukan innebär en ökning av kokpunkten och temperaturer över 100 ºC. Detta minskar tillagningstiden och sparar därför bränsleanvändning.

Värmeavledning

Vatten kokas på hydrofila ytor för att kyla kärnreaktorer och elektroniska apparater med hög effekt, vilket förhindrar att de överhettas. För att nå kokpunkten och koka, måste vattnet ta värme från omgivningen och detta ger en minskning av temperaturen.

Bestämning av den molära massan för lösta ämnen

Att öka kokpunkten för vatten är en kolligativ egenskap; och därför beroende av koncentrationen av det upplösta lösta ämnet. Genom att veta det kan den molära massan för det lösta ämnet uppskattas. Det finns emellertid mer exakta metoder, såsom masspektrometri, vilket fortfarande är en användbar metod.

Sockerindustri

Vid raffinering av rörsocker för framställning av kristalliskt socker kokas rörsaft och temperaturen når upp beror på koncentrationen av sockret i det.

Förhöjningen av kokpunkten för sockerrörssaft är ett mått på koncentrationen av sockret i lösningen. Detta är viktig information för att uppnå kristallisation av socker.

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (26 september 2019). Kokande definition i kemi. Återställd från: thoughtco.com
3. Wikipedia. (2019). Kokpunkt. Återställd från: en.wikipedia.org
4. Breslyn W. & Wyler C. (29 september 2019). Kokande. Återställd från: chem.libretexts.org
5. Kokande. Återställdes från: chem.purdue.edu
6. Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (19 maj 2015). Kokande. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
7. Professor Sofía Gutiérrez de Gamboa. (2008). Sterilisering genom mänsklig värme. . Återställd från: ucv.ve
8. Purdue University. (30 april 2018). Vattenavvisande ytor kan effektivt koka vatten, hålla elektroniken sval. Science. Återställd från: sciencedaily.com
9. Brennan, John. (2019). Användningar av höjningen av kokpunkten. sciencing.com. Återställd från: sciencing.com