De fase (consistentie) van een stof bij een bepaalde temperatuur, zoals kamertemperatuur, kun je bepalen door die temperatuur te vergelijken met het smeltpunt en het kookpunt van de stof. Dit principe geldt voor zuivere stoffen onder standaardomstandigheden (normale druk).
Hier is hoe je dat afleest:
- Vaste stof: Als de temperatuur lager is dan het smeltpunt van de stof, is de stof een vaste stof. De moleculen trillen dan alleen op hun plek.
- Vloeistof: Als de temperatuur lager is dan het kookpunt, maar hoger dan het smeltpunt, is de stof een vloeistof. De moleculen kunnen dan nog wel langs elkaar bewegen, maar blijven bij elkaar.
- Gas: Als de temperatuur hoger is dan het kookpunt van de stof, is de stof een gas. De moleculen hebben dan genoeg energie om volledig los van elkaar te bewegen.
Voorbeeld met graden Celsius:
Laten we kamertemperatuur (ongeveer 21 °C) als voorbeeld nemen:
- Stoffen zoals methaan hebben een kookpunt van -161 °C. Omdat 21 °C veel hoger is dan -161 °C, is methaan bij kamertemperatuur een gas.
- Stoffen zoals hexaan hebben een kookpunt van 69 °C. Omdat 21 °C lager is dan 69 °C (maar hoger dan het smeltpunt), is hexaan bij kamertemperatuur een vloeistof.
Werken met Kelvin:
Als temperaturen in Kelvin (K) worden gegeven, kun je deze direct vergelijken, mits je de referentietemperatuur ook in Kelvin weet. Omrekenen tussen graden Celsius en Kelvin doe je met de volgende formules:
- Van Kelvin naar graden Celsius: T°C=TK−273
- Van graden Celsius naar Kelvin: TK=T°C+273
Hierbij is T°C de temperatuur in graden Celsius en TK de temperatuur in Kelvin. Het absolute nulpunt (0 Kelvin) komt overeen met -273 °C.
De kamertemperatuur van ongeveer 21 °C is in Kelvin:
TK=21+273=294K
Dus, de kamertemperatuur is ongeveer 294 K.
Voorbeeld met Kelvin:
Nu kun je de kookpunten uit een tabel (die in Kelvin staan) direct vergelijken met deze 294 K:
- Als het kookpunt van de stof lager is dan 294 K, dan is de stof bij kamertemperatuur (294 K) een gas. Bijvoorbeeld, butaan heeft een kookpunt van 273 K. Omdat 273 K lager is dan 294 K, is butaan bij kamertemperatuur een gas.
- Als het kookpunt van de stof hoger is dan 294 K (en het smeltpunt in Kelvin lager is dan 294 K), dan is de stof bij kamertemperatuur (294 K) een vloeistof. Bijvoorbeeld, hexaan heeft een kookpunt van 342 K. Omdat 342 K hoger is dan 294 K, is hexaan een vloeistof.
Geldt dit altijd?
Ja, dit principe geldt altijd voor zuivere stoffen onder standaardomstandigheden (normale druk). De fase van een stof wordt fundamenteel bepaald door de temperatuur ten opzichte van het smeltpunt en het kookpunt. De waarden die je in tabellen vindt, zijn meestal bij standaard atmosferische druk. Voor schoolniveau en vragen over kamertemperatuur kun je ervan uitgaan dat dit principe altijd van toepassing is, ook specifiek wanneer je 294 K als referentietemperatuur voor kamertemperatuur gebruikt.
Natuurkunde
Scheikunde