Vad är syftet med en kokpinne när man värmer upp en reaktionsblandning?
Jag läser några saker online och förstår fortfarande inte hur det fungerar. Säkerställer det bara att blandningen kokar jämnt? Om så är fallet, vad är då fel när en reaktion inte kokar jämnt?
Detta är LibreTexts-sida Jag läste information från. Jag förstår inte termerna ”bump” och ”överhettad”. Om vätskan ligger över kokpunkten, varför har det inte förvandlats till en gas då?
Kommentarer
- Varför sidan som du har länkat gör inte tillfredsställer dig? För den sista frågan: termodynamiskt borde det vara en gas. Den gasen hade inte tid, ännu inte, att bilda en bubbla och röra sig fritt till ytan. Detta kan plötsligt orsaka orsakar typ av " explosioner " att spilla vätska runt eller till och med koppla samman glasvaran.
- Den sista förklaringen var vad jag undrade på. Tack för det.
- I kemikalielaboratoriet kan jag intyga att det ganska kraftigt tömmer ett provrör en gång.
Svar
Kokflis och kokpinnar är praktiska lösningar på problem som kemister möter i labbet.
När kokande vätskor observerar de ofta kokningen sker inte jämnt. I stället för en mild uppvärmning som ger en mild bubbla vi finner att ingenting händer ett tag till il, plötsligt händer en hel del bubblande och detta får vätskan att plaska överväldigande kapaciteten hos kärlet och slänga vätskan på platser vi inte vill att den ska vara (vid destillationer, till exempel kan stänk kasta vätska till toppen av destillationskolonnen, som förorenar produkten med rå vätska; under reaktioner kan produkten utvisas helt från fartyget vilket sällan är vad du vill ha.
Kokande flis eller pinnar säkerställer att kokningen sker jämnt och håller saker under kontroll.
Problemet de löser är att det i ett jämnt kärl ofta inte finns många grova fläckar för att initiera bubblor. Bubblor är mycket lättare att initiera om det finns en liten grov lapp på kärlväggen. Flis eller pinnar ger en så grov lapp. I avsaknad av en grov lapp överhettas vissa vätskor och kan spontant förångas men plötsligt och våldsamt. Grovhet säkerställer att bubblor börjar bildas jämnt och på många ställen undviks överhettning och gör förångningen mycket jämnare.
Tanken att saker inte kommer att hända på detta sätt som ”Om vätskan är över kokpunkten, varför har det inte förvandlats till en gas då? är ett misstag från att tillämpa idéerna om termodynamisk jämvikt till en situation som helt klart inte är i jämvikt. Om du värmer upp något är det uppenbarligen inte i jämvikt och du måste oroa dig för de praktiska effekterna och inte den idealiska termodynamiska utsikten. I praktiken uppmuntras förångning av kärnbildningsställen (till exempel grova fläckar på glaset). Om det inte finns tillräckligt med sådana kan det hända att det inte sker jämnt.
Svar
Kokpunkten för ett ämne definieras som den temperatur vid vilken ångtrycket i en vätska eller lösning är lika med atmosfärstrycket; det betyder inte att gas har börjat fälla ut ur lösningen. Nyckeln här är att fokusera på det faktum att kokning fälls ut ur lösningen på ungefär samma sätt som ett fast ämne fälls ut ur en övermättad lösning. Har du sett utfällningsdemonstrationerna där en övermättad lösning har en kristall av det lösta ämnet infört och fällningen omedelbart börjar växa i lösning? Kokflisen tjänar ett liknande syfte som det lösta ämnet som införs i en övermättad lösning.
För att utfällningen ska börja ske kräver det tillräckligt med utfällningsmaterialet för att övervinna lösningsmedlets viskositet och sammanfoga tillsammans till sin egen enhet. Kokande flis ger en ojämn yta på vilken gaser kan bilda bubblor och komma undan lösningen; labglasvaror är vanligtvis för släta.
När det gäller stötar kan du tänka på den överhettade vätskan som en övermättad lösning där störningar kan ge kärnbildningsstället. När vätskan förstörs får du nederbörd precis som i natriumacetatdemonstrationerna, förutom att denna utfällning är en gas som upptar en mycket större volym än ett fast ämne eller en vätska, och den stänker överallt.