Wassermoleküle sind polar; Dies bedeutet im Grunde, dass sie eine "positive Seite" und eine "negative Seite"

Salz besteht aus Na $ ^ + $ und Cl $ ^ - $ Ionen, die durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten werden (ist eine ionische Verbindung). Wenn Salz in Wasser gegeben wird, dissoziiert es, d. H. Die Na $ ^ + $ -Ionen werden von den Cl $ ^ - $ -Ionen getrennt.

Im Wasser sind solche Ionen von Wassermolekülen umgeben, die ihnen mit der Seite gegenüberliegen, deren Ladung der des Ions entgegengesetzt ist. Dies liegt daran, dass sie auf diese Weise einen niedrigeren Energiezustand erreichen können, da ihr elektrostatisches Feld durch das der Wassermoleküle abgeschirmt wird (Bild unten [Quelle]).

Wasser verdunstet, wenn die Wärmeenergie der Moleküle hoch genug ist, um etwa die Hälfte der Wasserstoffbrücken zwischen ihnen [Quelle] aufzubrechen. Für die Ionen ist es viel schwieriger zu verdampfen, da ihre Wärmeenergie ausreichen müsste, um die Wirkung der sie umgebenden Wassermoleküle zu kompensieren.

Grundsätzlich befinden sich sowohl die Wassermoleküle als auch die Ionen in einer sogenannten potentiellen Energiequelle: Um sie aus der Quelle zu "werfen", müssen wir ihnen eine Energie liefern, die so hoch ist wie die Tiefe der Energiequelle $ \ Delta E $ (Bild unten).

Die Tiefe des Bohrlochs, in dem sich die Wassermoleküle befinden (aufgrund von Wasserstoffbrücken), ist viel geringer als die Tiefe des Bohrlochs, in dem sich die Ionen befinden. Daher wird eine weitaus höhere Wärmeenergie benötigt, um ein Ion aus dem Wasser zu entfernen. Da die Wärmeenergie proportional zu $ ​​k_B T $ ist, wobei $ k_B $ Boltzmanns Konstante ist, bedeutet dies, dass eine weitaus höhere Temperatur benötigt wird.

Update: Einige Zahlen

Um eine Vorstellung von der Größenordnung der beteiligten Energien zu erhalten, sollten wir Folgendes berücksichtigen:

• Bei Raumtemperatur ($ T_r \ simeq298 $ K) ist $ k_B T_r = 0,026 $ eV (wir sollten jedoch berücksichtigen, dass dies nur eine Größenordnung ist ...)
• Die Energie einer Wasserstoffbrücke (Wasserstoffbrückenenthalpie) in Wasser beträgt etwa 23,3 kJ / mol = 0,24 eV = 9,3 kTBr, und damit ein Volumen für Wasser verdampft, etwa die Hälfte des gesamten Wasserstoffs Bindungen im Volumen müssen gebrochen werden:

Es gibt keinen Standard Definition für die Wasserstoffbindungsenergie. In flüssigem Wasser die Energie der Anziehung zwischen Wasser Moleküle (Wasserstoffbrückenenthalpie) liegen optimal bei 23,3 kJ $ / mol (Suresh und Naik, 2000) und Fast das Fünffache der durchschnittlichen thermischen Kollisionsschwankung bei 25 ° C. Dies ist die Energie, für die benötigt wird Brechen und vollständiges Trennen der Bindung und entspricht etwa der Hälfte der Verdampfungsenthalpie ($ 44 $ kJ / mol bei $ 25 $ ° C) werden im Durchschnitt knapp zwei Wasserstoffbrücken pro Molekül gebrochen, wenn Wasser verdunstet. [Quelle]

• Die Energie, die durch Einbringen eines Ions in Wasser gewonnen wird (Fachbegriff "Hydratisierung" des Ions), wird als Hydratationsenergie oder Hydratationsenthalpie ($ \ Delta H_ {hyd} $) bezeichnet. Da wir an dem entgegengesetzten Prozess interessiert sind (der Remotion oder Deshydratation des Ions), müssen wir $ - \ Delta H_ {hyd} $ nehmen. Hier finden wir einige Zahlen. Wir können das sehen

$$ \ Delta H_ {hyd} (\ text {Na} ^ +) = -406 \ \ text {kJ / mol} = -4,2 \ \ text {eV} = -162 \ k_B T_r $$

$$ \ Delta H_ {hyd} (\ text {Cl} ^ -) = -363 \ \ text {kJ / mol} = -3,8 \ \ text {eV} = -145 \ k_B T_r $$

Bei jeder Temperatur und jedem Druck befinden sich Flüssigkeiten (wie Wasser) und Feststoffe (wie Salz) im Gleichgewicht mit ihrer jeweiligen gasförmigen Form. Der Dampfdruck beschreibt dieses Phänomen. Feststoffe haben häufig einen niedrigeren Dampfdruck als Flüssigkeiten. Je höher der Dampfdruck ist, desto flüchtiger ist eine Verbindung. Und im Fall von reinem Natriumchlorid / NaCl ist dieser Dampfdruck viel niedriger als der von Wasser. Dies allein trägt dazu bei, dass das Erhitzen von Meerwasser und das Kondensieren des Dampfes zuerst Wasser ergibt.

Für eine solche Destillation gilt außerdem das Raoult-Gesetz. Grundsätzlich wird im System ein Gesamtdruck $ p $ beobachtet, der die Summe der einzelnen Partialdrücke der beiden Komponenten (Wasser und Salz) ist. Der Partialdruck berücksichtigt den Dampfdruck der reinen Komponente (bei dieser Temperatur und diesem Druck) mal der Konzentration dieser Komponente im Gemisch (ausgedrückt als Molenbruch):

$ p (\ mbox {total}) = p (\ mbox {water}) * x (\ mbox {water}) + p (\ mbox {NaCl}) * x (\ mbox {NaCl}) $

wobei sich die Molarfraktionen zu eins addieren. Wenn wir also "Meerwasser" als Lösung von NaCl in Wasser vereinfachen:

$ x (\ mbox {Wasser}) + x ({\ mbox {NaCl}}) = 1 $

Der Beitrag des Gesamtdrucks $ p $ durch NaCl wird weiter gesenkt, da Wasser unter Umgebungsbedingungen möglicherweise nur 359 g NaCl pro Liter Wasser (Referenz) löst und somit eine Lösung mit höherem Wassergehalt ausschließt Konzentration von NaCl als etwa 36 Massen-%

Dies ist eine vereinfachte Ansicht, bei der jede Vorstellung von "Molekülen" oder "Ionen" weggelassen wird.Das Raoultsche Gesetz ist auch eine Idealisierung (daher zum Beispiel Azeotrope wie Ethanol / Wasser).Meerwasser enthält natürlich mehr als NaCl;undzu entfernen,diespäteraus dem ehemaligen,Umkehrosmoseist eine energetischgünstigereTechnik.Um NaCl zu destillieren, benötigen Sie schließlich Bedingungen mit sehr hoher Temperatur und sehr niedrigem Druck, die weit von denen zum Destillieren von Wasser entfernt sind.

Alkohol kocht zuerst ab
Der Siedepunkt beträgt 78,37 ° C
Es wird etwas Wasser geben, aber das Verhältnis von Alkohol in der Dampfphase ist höher als das der Flüssigkeit. Wasser und Alkohol sind Azeotrope, so dass die Dinge bei etwa 70% Alkohol floppen.
Die Größe spielt keine große Rolle - Hexan ist flüchtig. Wiki

Tafelsalz (NA CL) ist nicht viel flüchtiger als ein Stein

Schmelzpunkt 801 ° C (1.474 ° F)
Siedepunkt 1.413 ° C (2.575 ° F)
Wiki

Der niedrigste Dampfdruck, den ich finden konnte, liegt bei 759,88 ° K = 486,73 ° C
1,88322997019E-006 kPa
Dampfdruck von Natriumchlorid

Wasser ist bei 100 ° C 53.801.182-mal flüchtiger als Salz bei 486,73 ° C

Salz wird in Wasser gelöst, aber das macht das Salz nicht flüchtiger.

Grundsätzlich verdunstet kein Salz. Bei sehr schnellem Kochen kann es zu einer Mitnahme kommen. Die Dampfphase wird im Wesentlichen keine Salze oder Mineralien enthalten, da sie Feststoffe sind und sich bei 100 ° C befinden

Nehmen Sie einen Liter Wasser und fügen Sie eine Tasse Salz hinzu. Stellen Sie es auf den Herd und lassen Sie das ganze Wasser abkochen. Sie werden eine Tasse Salz haben.

Es muss eine klare Unterscheidung zwischen Kräften geben, die Atome (geladen oder neutral) zusammenhalten, und Molekülen (z. B. Wasser, H $ _2 $ O; Salz, NaCl) zusammenhalten. Es ist eine ionische oder kovalente Bindung, die Atome zusammenhält.

Kovalente Bindung: Zwei Prozesse zur Bildung von Wassermolekülen. 1) Zwei Wasserstoffatome bilden ein H2-Molekül, d.h.

H + H = H $ _2 $;

2H $ _ {2} $ + O2 = 2H $ _ {2} $ O)

Ionenbindung:

Na $ ^ + $ + Cl $ ^ - $ = NaCl

Eine anziehende oder abstoßende Kraft bindet die Moleküle zusammen (z. B. mehr als ein H $ _ {2} $ O-Molekül). Diese Kraft unterscheidet sich von ionischen oder kovalenten Bindungen, da sie neutrale Moleküle oder Atome miteinander bindet und als Van-der-Waals-Kraft ( Wiki) bezeichnet wird. Diese Kraft hört auf zu existieren, wenn die Moleküle weiter voneinander entfernt sind. Im neutralen Zustand und im Gleichgewichtszustand werden die Wassermoleküle und das gelöste Salz durch die Van-der-Waals-Kraft gebunden. Zusätzliche Wärmeenergie würde daher Schwingungen erzeugen und diese Kraft zwischen den Molekülen schwächen. Sobald diese Kraft schwächer wird, ist H $ _ {2} $ O (Molmasse ~ 18 g) viel leichter als NaCl (Molmasse ~ 59 g). Vergleichen Sie es mit der Molmasse trockener Luft (Stickstoff, Sauerstoff und andere Spurengase), ~ 29 g. Wasser ist also leichter als Luft und wird daher in die Luft befördert, wobei das schwerere NaCl zurückbleibt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass keine kovalente oder ionische Bindung eine Phasenänderung bewirkt. Es ist eher die Van-der-Waals-Kraft (die Kraft, die Moleküle zusammenhält), die schwächer wird, wenn die Moleküle durch Anlegen zusätzlicher Wärmeenergie nicht nahe genug sind (z. B. beginnt Wasser bei 100 ° C zu verdampfen, und daher fliegen die H2O-Moleküle in die Luft so leicht wegen ihres geringeren Gewichts als Luft).