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SiedeverzugSiedeverzug ist die Bezeichnung für das Phänomen, dass man unter bestimmten Bedingungen Flüssigkeiten über ihren Siedepunkt hinaus erhitzen kann, ohne dass diese sieden. Weiteres empfehlenswertes Fachwissen
BeschreibungAm häufigsten tritt der Effekt des Siedeverzugs bei Wasser auf. Dieses kann auf 110 °C erhitzt werden, ohne dass es zur Verdampfung und damit der Bildung von Wasserdampfblasen kommt. Dieser Zustand ist metastabil und damit gefährlich, da sich schon bei einer geringen Erschütterung innerhalb kürzester Zeit eine große Gasblase ausbilden kann, die dann explosionsartig aus dem Gefäß entweicht (siehe Weblinks). Dies kann das Entweichen der Flüssigkeit zur Folge haben und tritt vor allem in engen, hohen Gefäßen auf. Ein Beispiel sind Reagenzgläser, da hier im unteren Teil die Flüssigkeit eine viel höhere Temperatur besitzt als im oberen Teil. Glatte, ebene Gefäßwände, eine geringe Durchmischung und ein hoher Reinheitsgrad der Flüssigkeit begünstigen den Siedeverzug. UrsacheDas Fehlen eines Kondensationskeims, also bei einer glatten, homogenen Gefäßoberfläche und einer reinen, gas- und partikelfreien Flüssigkeit, wirkt als kinetisches Hemmnis. Die Bildung einer stabilen, gasförmigen Phase wird verhindert und es kann zu einer Überhitzung der Flüssigkeit über ihren Siedepunkt hinaus, eben dem Siedeverzug kommen. Bei der Überhitzung von Flüssigkeiten ist der Dampfdruck im Inneren der ersten kleinen Hohlräume ungewöhnlich niedrig, so dass sie sofort wieder kollabieren. Dieser Effekt tritt leicht ein, wenn man eine Flüssigkeit erhitzt, ohne sie zu rühren. Wenn dann durch spontane Keimbildung (siehe Unterkühlung) plötzlich der Verdampfungsprozess einsetzt, und sich eine größere Gasblase gebildet hat, kann die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit weiter verdampfen. Die Gasblase dehnt sich dann explosionsartig aus und drückt dabei auch umgebende Flüssigkeit nach oben. Die Folge ist ein oft heftiges Spritzen. Dabei sinkt der Siedepunkt in dieser Region schlagartig auf den Normalwert ab. GegenmaßnahmenIm Haushalt sind beim Kochen am Herd normalerweise keine Gegenmaßnahmen erforderlich, da die Oberflächen normalen Kochgeschirrs genügend rau sind. Allerdings kann es beim Erhitzen von Flüssigkeiten im Mikrowellenherd zum Siedeverzug kommen. In der Laborpraxis verhindert man den Siedeverzug durch die Verwendung geeigneter Gefäße, also zum Beispiel von Abdampfschalen und größeren Kolben anstatt dünner Reagenzgläser. Diese sind in der Regel angeraut, wobei dieser Zweck jedoch auch beispielsweise durch einen Glasstab erfüllt werden kann. Hinzu kommt ein sehr vorsichtiges Erwärmen der Flüssigkeit und die Vermeidung von unbewegten Ruhelagen während des Erwärmungsprozesses. Beides bedingt, dass man Gefäße über der Flamme eines Bunsenbrenners schwenkt oder im Falle einer Heizplatte einen Magnetrührer verwendet. In beiden Fällen ist jedoch das langsame und gleichmäßige Erwärmen von größter Bedeutung, weshalb man insbesondere stark vorgewärmte Heizflächen vermeiden sollte. Im Falle der erhöhten Gefahr eines Siedeverzugs kommen so genannte Siedesteinchen zum Einsatz. Sie bestehen aus porösem, weitgehend inertem Mineral, meist Tonen oder Silikatgesteinen. Einerseits stört ihre raue Oberfläche die Bildung einer homogenen Molekülanordnung der Flüssigkeit, andererseits dehnt sich die in den Poren eingebundene Luft beim Erwärmen aus und wirkt beim Aufsteigen als Siedekeim. Sicherheitshinweise: AbgrenzungDas Überkochen von Milch oder Nudelwasser beruht nicht auf dem Siedeverzug, sondern auf der starken Schaumbildung. Die gebildeten Gasbläschen werden durch spezielle Inhaltsstoffe stabilisiert und platzen daher nicht. Verwandte ThemenKesselsteinexplosionen: Explosionsartiges Verdampfen in Kesselanlagen. Flüssigkeiten können auch unter ihren Schmelzpunkt abgekühlt werden, ohne dass Erstarrung eintritt. Man spricht hier von unterkühlten Flüssigkeiten. Bekannt ist dieser Effekt unter anderem als gefrierender Regen. Durch Abkühlung oder Verdunstung lassen sich übersättigte Lösungen herstellen, die stärker konzentriert sind, als es der Löslichkeit des Stoffes entspricht. Bei Zugabe eines Kristallisationskeims kristallisiert die überschüssige Menge des gelösten Stoffs schlagartig. Diesen Effekt macht man sich bei einfachen Handwärmern zunutze, die eine übersättigte Natriumacetatlösung enthalten. |
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Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Siedeverzug aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |