Die Änderung des chemischen Potentials eines Lösungsmittels bei Zugabe eines gelösten Lösungsmittels erklärt, warum eine Siedepunkthöhe stattfindet.
Die Siedepunkthöhe ist eine kolligative Eigenschaft, was bedeutet, dass sie von der Anwesenheit gelöster Partikel und ihrer Anzahl abhängt, nicht jedoch von ihrer Identität. Es ist eine Wirkung der Verdünnung des Lösungsmittels in Gegenwart eines gelösten Stoffes., Es ist ein Phänomen, das für alle gelösten Stoffe in allen Lösungen auftritt, auch in idealen Lösungen, und nicht von spezifischen Wechselwirkungen zwischen gelösten Stoffen und Lösungsmitteln abhängt. Die Siedepunkterhöhung tritt sowohl auf, wenn der gelöste Stoff ein Elektrolyt wie verschiedene Salze ist, als auch ein Nichtelektrolyt. In thermodynamischer Hinsicht ist der Ursprung der Siedepunkthöhe entropisch und kann in Bezug auf den Dampfdruck oder das chemische Potential des Lösungsmittels erklärt werden., In beiden Fällen hängt die Erklärung davon ab, dass viele gelöste Stoffe nur in der flüssigen Phase vorhanden sind und nicht in die Gasphase eintreten (außer bei extrem hohen Temperaturen).
In Dampfdruck ausgedrückt kocht eine Flüssigkeit bei der Temperatur, wenn ihr Dampfdruck dem Umgebungsdruck entspricht. Für das Lösungsmittel verringert die Anwesenheit des gelösten Stoffes seinen Dampfdruck durch Verdünnung. Ein nichtflüchtiger gelöster Stoff hat einen Dampfdruck von Null, so dass der Dampfdruck der Lösung geringer ist als der Dampfdruck des Lösungsmittels., Somit wird eine höhere Temperatur benötigt, damit der Dampfdruck den Umgebungsdruck erreicht, und der Siedepunkt ist erhöht.
Chemisch gesehen haben am Siedepunkt die flüssige Phase und die Gas – (oder Dampf -) Phase das gleiche chemische Potential (oder Dampfdruck), was bedeutet, dass sie energetisch äquivalent sind. Das chemische Potential ist von der Temperatur abhängig, und bei anderen Temperaturen hat entweder die flüssige oder die Gasphase ein niedrigeres chemisches Potential und ist energetisch günstiger als die andere Phase., Dies bedeutet, dass bei Zugabe eines nichtflüchtigen gelösten Lösungsmittels das chemische Potential des Lösungsmittels in der flüssigen Phase durch Verdünnung verringert wird, das chemische Potential des Lösungsmittels in der Gasphase jedoch nicht beeinträchtigt wird. Dies bedeutet wiederum, dass das Gleichgewicht zwischen der flüssigen und der Gasphase bei einer anderen Temperatur für eine Lösung als eine reine Flüssigkeit hergestellt wird, d. H. Der Siedepunkt ist erhöht.
Das Phänomen der Gefrierpunktdepression ist analog zur Siedepunkterhöhung., Die Größe der Gefrierpunktdepression ist jedoch größer als die Siedepunkthöhe für das gleiche Lösungsmittel und die gleiche Konzentration eines gelösten Stoffes. Aufgrund dieser beiden Phänomene wird der Flüssigkeitsbereich eines Lösungsmittels in Gegenwart eines gelösten Stoffes erhöht.