Schmelz- & Siedepunkte

Der Schmelz- bzw. Siedepunkt entspricht einer Temperatur, bei der ein Stoff zum Schmelzen bzw. zum Sieden beginnt.

Aggregatzustandsänderung

Chemische Verbindungen

Eigentlich sollten Stoffe bei einem Temperaturanstieg bei der gleichen Temperatur Schmelzen, wie sie bei einem Temperaturabfall Erstarren. Für Reinstoffe ist das auch richtig. Da gilt immer:

Allerdings kann es bei chemischen Verbindungen sein, dass gilt:

Dies passiert zum Beispiel bei Wasser, wenn nicht genügend Nukleationskeime (Kristallkeime) vorhanden sind. Diese werden für das Gefrieren benötigt und können zum Beispiel durch Erschütterung hergestellt werden.

Deshalb kann der Gefrierpunkt niedriger sein, als der Schmelzpunkt. Wenn sich die Temperatur einer Flüssigkeit unterhalb des Schmelzpunkts befindet, dabei allerdings noch flüssig ist, so fehlen Nukleationskeime, die für das Gefrieren notwendig sind. Die Flüssigkeit wird dann als unterkühlte Flüssigkeit bezeichnet.

Druckabhängigkeit

Zu beachten ist, dass der Schmelz- und der Siedepunkt beide druckabhängig sind. Das heißt, die Temperatur, an der ein Stoff zum Schmelzen oder zum Sieden beginnt, hängt von dem äußeren Druck ab.

Durch Veränderung des äußeren Drucks können also der Schmelzpunkt und der Siedepunkt zu höheren oder niedrigeren Temperaturen verschoben werden.

Es gilt:

• Der Siedepunkt verschiebt sich bei allen Stoffen mit Erhöhung des Drucks zu einer höheren Temperatur und mit Erniedrigung des Drucks zu einer niedrigeren Temperatur.
• Bei den meisten Stoffen gilt das Gleiche auch für den Schmelzpunkt. Eine Erhöhung des Drucks führt auch zu einer höheren Schmelztemperatur und eine Erniedrigung des Drucks zu einer niedrigeren Schmelztemperatur.
• Eine Ausnahme bildet der Schmelzpunkt von Wasser. Durch die Anomalie des Wassers führt eine Erhöhung des Drucks zu einer Erniedrigung der Schmelztemperatur und eine Erniedrigung des Drucks, zu einer Erhöhung der Schmelztemperatur.

Beispiele

Übergänge

Wie ändern sich die Aggregatzustände beim Übergang am Schmelzpunkt und wie am Siedepunkt?

Lösung

• Am Schmelzpunkt ändert sicht der Aggregatzustand zwischen fest und flüssig.
• Am Siedepunkt ändert sich der Aggregatzustand zwischen flüssig und gasförmig.

Wasserkochen

Bei atmosphärischem Druck muss man Wasser auf 100° C erhitzen, damit es zu kochen beginnt. Muss man auf einem sehr hohen Berg das Wasser auf die gleiche Temperatur erhitzen, damit es zu kochen beginnt?

Lösung

Auf einem sehr hohen Berg ist der Luftdruck deutlich geringer. Aufgrund des niedrigeren Drucks, ist auch die Temperatur geringer, an der das Wasser zu kochen beginnt! Man braucht also das Wasser nicht so hoch erhitzen, damit es zu kochen beginnt.

Mount Everest

Angenommen auf dem Mount Everest wäre es konstant 1° C. Warum würde das Eis trotzdem nicht schmelzen?

Lösung

Weil es die Anomalie des Wassers gibt, führt eine Erniedrigung des äußeren Drucks zu einer Erhöhung der Schmelztemperatur und nicht zu einer Erniedrigung! Durch den deutlich geringeren Druck auf dem Mount Everest schmilzt also das Eis erst bei einer höheren Temperatur.