Siedetemperatur – Definition, Chemie und Erklärung

Die Siedetemperatur beschreibt jene Temperatur, die bei einem bestimmten Druck für den Phasenübergang eines Stoffes von flüssig zu gasförmig notwendig ist. Für gewöhnlich wird die Siedetemperatur eines Stoffes bei Normaldruck angegeben. Der Begriff Siedepunkt wird oft als Synonym für die Siedetemperatur unter Normaldruck verwendet. Dies ist jedoch nicht ganz korrekt, da der Siedepunkt immer aus zwei verschiedenen Größen besteht: der Siedetemperatur (Sättigungstemperatur) und dem Siededruck (Sättigungsdampfdruck). 

Allgemein betrachtet ist die Siedetemperatur außerdem abhängig von der molaren Masse eines Stoffes und der Stärke der Bindungskräfte. Dieser Wechsel der Aggregatzustände, beispielsweise beim Siedevorgang, kann in einem Phasendiagramm dargestellt werden.

Der Siedepunkt von Wasser liegt unter Normalbedingungen (Standarddruck 1 013,3 hPa) bei 100 °C.

Quelle sofatutor.com

Die Siedetemperatur und der Siededruck hängen voneinander ab – die Temperatur erhöht sich bei steigendem Druck. Beim Kochen kann man sich das zunutze machen. Erhöht man den Druck durch Benutzung eines Schnellkochtopfs, wird durch die Druckerhöhung der Siedepunkt des Wassers schneller erreicht. 

In der folgenden Tabelle wird sichtbar, wie sich der Siedepunkt von Wasser in Abhängigkeit des Drucks verändern kann.

Wasser besitzt mit 100 °C einen verhältnismäßig hohen Siedepunkt. Dies ist unter anderem in der Ausbildung von Wasserstoffbrücken begründet. Dadurch werden die Moleküle enger zusammengehalten und können somit weniger leicht von der flüssigen in die gasförmige Phase übergehen.

Der Begriff Siedepunkterhöhung beschreibt den Anstieg des Siedepunkts einer Lösung gegenüber dem reinen Lösungsmittel. 

Gibt man zum Beispiel Kochsalz (NaCl) in Wasser, erhöht sich der Siedepunkt des Wassers. Dies ist darin begründet, dass die gelösten Stoffe die Wassermoleküle in der Lösung festhalten. Es muss folglich mehr Energie als normal zugeführt werden, um diese Bindungen zu lösen, und das Lösemittel verdampft erst bei höheren Temperaturen. Der Umfang der Siedepunkterhöhung hängt dabei von der Anzahl der gelösten Teilchen ab.

Die Siedepunkterhöhung hängt nur von der Zahl der Teilchen ab und kann deshalb zur Molmassenbestimmung herangezogen werden.

Die Siedetemperatur wird von den herrschenden zwischenmolekularen Kräften und der Molekülmasse beeinflusst. Im folgenden Abschnitt schauen wir uns dies anhand von verschiedenen Stoffen und Verbindungen etwas genauer an.

Siedetemperatur – Nichtmetalle

Elemente, die zu den Nichtmetallen gezählt werden, haben in der Regel einen niedrigen Siedepunkt. Sie sind bei Raumtemperatur meistens gasförmig. Die Siedetemperatur von Stickstoff (N) liegt zum Beispiel bei −196 °C und der Siedepunkt von Sauerstoff (O) bei −183 °C.

Siedetemperatur – Metalle

Die Atome sind in den Metallen sehr regelmäßig angeordnet und die starken Anziehungskräfte zwischen den Valenzelektronen und den Atomrümpfen sind extrem stabil. Daraus folgt, dass Metalle erst bei sehr hohen Temperaturen schmelzen und sieden.

Siedetemperatur – Alkane

Bei den Alkanen steigen mit zunehmender Kettenlänge die Siedetemperaturen an. Ihre intermolekularen Wechselwirkungen erfolgen lediglich durch die wirkenden Van-der-Waals-Kräfte, die mit zunehmender Kettenlänge immer stärker ausgebildet werden.

Siedepunkte bei Alkoholen

Im Vergleich zu den Alkanen besitzen Alkohole (und Alkanole) höhere Siedetemperaturen. Dies ist darin begründet, dass sich hier Wasserstoffbrückenbindungen ausbilden können. Die zwischenmolekularen Wechselwirkungen, die hier zum Sieden überwunden werden müssen, sind damit deutlich höher.

Vergleicht man zwei verschiedene Alkohole miteinander, steigt der Siedepunkt mit steigender Anzahl an Hydroxylgruppen, da dann mehr Wasserstoffbrückenbindungen ausgebildet werden können.

Beispiel: Der Siedepunkt von Ethanol () liegt bei 78,32 °C. Der Siedepunkt von Methanol () beträgt nur 65 °C.

Das heißt also: Je mehr Hydroxylgruppen ein Molekül aufweist, desto mehr Wasserstoffbrückenbindungen können ausgebildet werden und desto höher ist der Siedepunkt. Zwischen den Alkylresten bilden sich außerdem Van-der-Waals-Kräfte aus, wodurch der Siedepunkt mit der Länge des Alkylrests zusätzlich steigt.

Siedetemperatur – Carbonsäuren

Carbonsäuren besitzen relativ hohe Siedetemperaturen. Das ist erklärbar durch die Entstehung von relativ stabilen Doppelmolekülen (Dimerisierung zweier Carbonsäuremoleküle). Essigsäure () siedet zum Beispiel erst bei 118 °C.