Τι είναι το υψόμετρο του σημείου βρασμού;

Η ανύψωση του σημείου βρασμού είναι το φαινόμενο που συμβαίνει όταν ένα υλικό διαλύεται σε καθαρό διάλυμα, προκαλώντας αύξηση του σημείου βρασμού του μείγματος. Η διαλυμένη ουσία, το υλικό που πρόκειται να διαλυθεί, προστίθεται στο καθαρό διάλυμα, που ονομάζεται διαλύτης, το οποίο μειώνει την τάση ατμών του μείγματος. Η μείωση της τάσης ατμών του μείγματος σημαίνει ότι χρειάζεται περισσότερη ενέργεια για να βράσει το μείγμα, με αποτέλεσμα υψηλότερο σημείο βρασμού του μείγματος.

Κάθε χημική ουσία έχει μια μετρήσιμη αλλαγή σημείου βρασμού για μείγματα με διαφορετικούς διαλύτες. Αυτή η μετρήσιμη ποσότητα είναι γνωστή ως μοριακή σταθερά ανύψωσης σημείου βρασμού ή σταθερά μοριακής ανύψωσης. Εάν η συγκέντρωση της χημικής ουσίας στο μείγμα είναι γνωστή ή μετρημένη, αυτή η συγκέντρωση μπορεί να πολλαπλασιαστεί με τη μοριακή σταθερά ανύψωσης και μπορεί κανείς να υπολογίσει την προκύπτουσα ανύψωση του σημείου βρασμού και να τη συγκρίνει με τις μετρούμενες τιμές. Η μοριακή σταθερά ανύψωσης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης της διαλυμένης ουσίας σε ένα μείγμα μετρώντας το σημείο βρασμού του μείγματος και διαιρώντας την ανύψωση του σημείου βρασμού του διαλύτη με τη σταθερά μοριακής ανύψωσης.

Μια κοινή και χρήσιμη εφαρμογή της ανύψωσης του σημείου βρασμού είναι η προσθήκη αντιψυκτικού, συνήθως αιθυλενογλυκόλης, σε συστήματα ψύξης αυτοκινήτων. Η αιθυλενογλυκόλη προστίθεται σε συγκέντρωση 50 τοις εκατό κατ’ όγκο στο νερό στο ψυγείο του αυτοκινήτου για να αποφευχθεί το πάγωμα, αλλά η αύξηση του σημείου βρασμού του διαλύματος που προκύπτει είναι πλεονέκτημα. Το νερό βράζει στους 212° Fahrenheit (100°C). το μείγμα αιθυλενογλυκόλης και νερού βράζει στους 225° Fahrenheit (107.2° Κελσίου) και ακόμη υψηλότερα όταν το σύστημα ψύξης είναι υπό πίεση, κάτι που είναι φυσιολογικό για τα συστήματα ψύξης αυτοκινήτων.

Οι μάγειρες εκμεταλλεύονται την ανύψωση του σημείου βρασμού εδώ και αιώνες. Η προσθήκη αλατιού στο νερό αυξάνει το σημείο βρασμού του μείγματος, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα ταχύτερους χρόνους μαγειρέματος. Το θαλασσινό νερό του ωκεανού, το οποίο περιέχει περίπου 3.5 τοις εκατό συνολικά άλατα, βράζει στους 216.5° Fahrenheit (102.5°C). Αυτό ίσως δεν είναι μεγάλη διαφορά από το σκέτο νερό, αλλά το πιο γρήγορο μαγείρεμα συνήθως προτιμάται από τους μάγειρες.

Η ανύψωση του σημείου βρασμού που προκύπτει από ένα μείγμα είναι ένας παράγοντας της μοριακής σταθεράς του σημείου βρασμού, επομένως το σημείο βρασμού ενός μείγματος θα συνεχίσει να αυξάνεται καθώς περισσότερη διαλυμένη ουσία προστίθεται στο μείγμα. Αυτό προκύπτει από τη μείωση της τάσης ατμών του διαλύτη καθώς τα μόριά του παγιδεύονται από τη διαλυμένη ουσία. Υπάρχουν πρακτικά όρια στην ανύψωση του σημείου βρασμού σε καταναλωτικές και βιομηχανικές εφαρμογές. Στην ψύξη των αυτοκινήτων, για παράδειγμα, το σημείο βρασμού της καθαρής αιθυλενογλυκόλης είναι 386° Fahrenheit (197° Κελσίου) που θα μπορούσε να θεωρηθεί ως πλεονέκτημα. Το ιξώδες ή το πάχος της καθαρής αιθυλενογλυκόλης σε ψυχρότερες θερμοκρασίες καθιστά τη χρήση της μη πρακτική, ωστόσο, επειδή στους 40° Fahrenheit (4.4° Κελσίου) η καθαρή αιθυλενογλυκόλη έχει μετρημένο πάχος επτά φορές μεγαλύτερο από το 50% αιθυλενογλυκόλη- και-υδάτινο διάλυμα.