Im letzten Kapitel haben wir uns mit den Begriffen “Reinstoff” und “Gemisch” auseinandergesetzt. Im Alltag ist es oft schwierig, mit bloßem Auge zu erkennen, ob es sich bei einem Stoff um einen Reinstoff oder ein Gemisch handelt. Ein Beispiel dafür ist eine Lösung aus Wasser und Alkohol. Beide Flüssigkeiten sind farblos und mischen sich miteinander. Anhand des bloßen Betrachtens können wir also nicht unterscheiden, ob es sich um einen Reinstoff oder ein Gemisch handelt.
In einem vorherigen Kapitel haben wir uns mit den Eigenschaften von Stoffen beschäftigt. Dabei haben wir festgestellt, dass die Siedetemperatur eine leicht messbare und charakteristische Eigenschaft eines jeden Reinstoffs ist. Um in Zukunft einen Reinstoff von einem Gemisch zu unterscheiden, zum Beispiel Wasser-Alkohol, messen wir die Siedetemperatur des Stoffes oder des Gemisches.
Die Siedetemperatur von Reinstoffen und Gemischen
Wie funktioniert diese Messmethode? (Bitte nur in der Schule durchführen!)
Du füllst etwa 5 ml der Flüssigkeit in ein Reagenzglas und gibst ein Thermometer hinein. Anschließend stellst du das Reagenzglas in ein mit Wasser gefülltes Becherglas, das entweder auf einer Heizplatte oder mit einem Gasbrenner erhitzt wird. Das Reagenzglas sollte dabei mithilfe eines Stativs festgehalten werden. Durch das Einschalten der Heizplatte oder des Gasbrenners erwärmst du das Wasser im Becherglas und somit auch die Flüssigkeit im Reagenzglas. Während des Heizvorgangs notierst du in bestimmten Zeitintervallen, zum Beispiel alle 30 Sekunden, die aktuelle Temperatur am Thermometer. Auf diese Weise erhältst du Zeit/Temperatur-Werte. Mit diesen Messwerten erstellst du ein Zeit-Temperatur-Diagramm, das in der Fachsprache als Siedediagramm bezeichnet wird. Zeichne deine Messwerte (Zeit und Temperatur) in das Diagramm ein und verbinde die Punkte – so erhältst du ein Siedediagramm, das etwa so aussieht:
Die Interpretation des Siedediagramms
Anhand eines Siedediagramms lässt sich die Siedetemperatur für einen Reinstoff relativ leicht ablesen. Wenn die gemessene Temperatur beim Erhitzen eine gewisse Zeit konstant bleibt, handelt es sich um einen Siedepunkt. Die Temperatur der Flüssigkeit ändert sich trotz Wärmezufuhr nicht, da die zugeführte Energie zum Verdampfen benötigt wird. Die Siedetemperatur für Alkohol beträgt zum Beispiel knapp 78°C.
Bleibt die Temperatur einer Flüssigkeit, wie z.B. Alkohol, über einen längeren Zeitraum konstant, hat der Stoff seine Siedetemperatur erreicht und es handelt sich um einen Reinstoff. Bleibt hingegen die Temperatur beim Übergang von flüssig zu gasförmig für kurze Zeit nicht konstant, handelt es sich um ein Stoffgemisch, wie zum Beispiel ein Wasser-Alkohol-Gemisch. In diesen Fällen spricht man von einem Siedebereich des Stoffgemischs.
Die Schmelztemperatur bei festen Stoffen
Bei festen Stoffen kann ein ähnliches Verfahren angewendet werden. Dazu gibst du den festen Stoff in das Reagenzglas und misst die Schmelztemperatur. Wenn ein Reinstoff vorliegt, steigt die Temperatur beim Übergang von fest zu flüssig über einen längeren Zeitraum nicht an.
Siedetemperatur als charakteristisches Merkmal – Testfragen/-aufgaben
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Was bedeutet Siedetemperatur?
Die Siedetemperatur ist die Temperatur, bei der eine Substanz vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht. -
Von was hängt die Siedetemperatur einer Substanz ab?
Die Siedetemperatur hängt vor allem von den intermolekularen Kräften ab, die in der Substanz wirken. -
Gibt es einen Zusammenhang zwischen Druck und Siedetemperatur?
Ja, die Siedetemperatur einer Substanz steigt mit zunehmendem Druck. -
Wie unterscheidet sich die Siedetemperatur von der Schmelztemperatur?
Die Schmelztemperatur ist die Temperatur, bei der eine Substanz vom festen in den flüssigen Zustand übergeht, während die Siedetemperatur den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand beschreibt. -
Welchen Zusammenhang hat die Siedetemperatur mit der Reinheit einer Substanz?
Eine konstante Siedetemperatur kann auf die Reinheit einer Substanz hinweisen. -
Wie kann man mithilfe der Siedetemperatur den Unterschied zwischen zwei Substanzen feststellen?
Die Siedetemperatur ist eine charakteristische Eigenschaft jeder Substanz und einzigartig für jedes Material. Daher kann sie als Faktor zur Identifizierung dienen. -
Wie kann man mithilfe der Siedetemperatur eine Substanz trennen?
Durch Destillation, einem Verfahren, das auf den Unterschieden in den Siedetemperaturen der Komponenten eines Gemisches basiert, kann das Gemisch getrennt werden. -
Wie wird die Siedetemperatur im Labor bestimmt?
Im Labor wird die Siedetemperatur bestimmt, indem man die Temperatur misst, bei der eine Substanz unter normalem atmosphärischem Druck zu verdampfen beginnt. -
Was ist der Unterschied zwischen Siedetemperatur und Siedepunkt?
Ein Siedepunkt bezieht sich auf die Temperatur, bei der die Verdampfungsrate einer Flüssigkeit der Kondensationsrate entspricht und somit gleich der Siedetemperatur unter einem bestimmten Druck ist. -
Warum hat Wasser eine höhere Siedetemperatur als viele andere Moleküle ähnlicher Größe?
Die höhere Siedetemperatur von Wasser im Vergleich zu vielen ähnlichen Molekülen resultiert aus den starken Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen.
Jetzt kennst du die Geheimnisse der Siedetemperatur und kannst entscheiden, ob es sich bei einem Stoff um einen Reinstoff oder ein Gemisch handelt. Nutze dein Wissen, um die Welt der Stoffe zu erkunden!
