IL ebullioscopia, uno dei quattro proprietà colligative, studia il comportamento del punto di ebollizione di a solvente quando ne ricevi uno soluto non volatile. Le altre proprietà colligative sono tonoscopia, crioscopia e osmoscopia.
Nota: il soluto non volatile è qualsiasi sostanza che ha un alto punto di ebollizione e basso punto di fusione e in grado di dissolversi in un determinato solvente.
In generale, quando un soluto non volatile viene aggiunto a un solvente, rende difficile l'evaporazione del solvente. Pertanto, è necessaria una temperatura più elevata per poter evaporare il solvente. A ebullioscopia, si studia questo aumento del punto di ebollizione del solvente.
Questa difficoltà causata dal soluto nell'evaporazione del solvente, cioè l'aumento del punto di ebollizione del solvente, è direttamente correlata al tipo di soluto presente nella soluzione. I possibili tipi di soluto sono:
Soluto ionico: quando aggiunto all'acqua, ionizzare o si dissocia, popolando la soluzione con ioni. Esempi: sale, base, acido.
soluto molecolare: aggiunto all'acqua non ionizza, mantenendo la forma molecolare. Esempi: glucosio, saccarosio.
Maggiore è il numero di particelle nel solvente, più intensa è la ebullioscopia, cioè maggiore è il punto di ebollizione del solvente. Pertanto, nelle soluzioni ioniche, il punto di ebollizione dell'acqua tende ad essere sempre superiore al punto di ebollizione delle soluzioni molecolari, purché siano nella stessa concentrazione.
Formule utilizzate in calcoli di ebullioscopia
Per eseguire i calcoli di ebullioscopia, abbiamo le seguenti formule:
Formula per calcolare la variazione della temperatura di ebollizione boiling
te = t-t2
In questa formula calcoliamo la variazione della temperatura di ebollizione sottraendo la temperatura di ebollizione del solvente, presente nella soluzione, dalla temperatura di ebollizione del solvente puro.
Nota: l'acronimo Δte può anche essere chiamato elevazione del punto di ebollizione del solvente.
Formula per calcolare l'aumento della temperatura di ebollizione che coinvolge il molalità
te = Ke. W
È una formula che, per essere utilizzata, dipende dalla conoscenza della costante ebullioscopia, che è correlata al solvente presente nella soluzione, e dalla molalità (W). Ognuna di queste variabili ha una formula particolare.
Il fattore di correzione Van't Hoff (i) può apparire anche in questa formula, tuttavia, solo se il soluto non volatile presente è ionico.
te = Ke. W.i
Nota: per determinare il Fattore di correzione Van't Hoff, abbiamo bisogno del grado di ionizzazione o dissociazione del soluto e del numero di particelle (q) ionizzate o dissociate dal soluto quando presenti in acqua.
Formula per il calcolo della costante ebuliscopica (Ke)
Ke = RT2
1000.Lv
In questa formula abbiamo la costante generale dei gas (0,082), la temperatura (sempre lavorata in kelvin) e il calore latente di vaporizzazione.
Formula per il calcolo della molalità (W)
W = m1
M1.m2
In questa formula si usa la massa del soluto (m1 - sempre lavorato in grammi), della massa molare del soluto (M1) e la massa del solvente (m2 – sempre lavorato in chilogrammi).
Nota: In base alla conoscenza della formula della molalità, se sostituiamo la W, presente nella formula di te, con la sua rispettiva formula, avremo il seguente risultato:
te = Ke.m1
M1.m2
Esempio di applicazione di formule nel calcolo dell'ebullioscopia
1° Esempio - (Uece) Seguendo le orme del chimico francese François-Marie Raoult (1830-1901), ricercando l'effetto ebuliometrico delle soluzioni, uno studente di chimica sciolse 90 g di glucosio (C6H12oh6) in 400 g di acqua e scaldato il tutto. Sapendo che Ke in acqua = 0,52 ºC/mol, dopo qualche tempo, la temperatura di ebollizione iniziale da lui rilevata è stata: (Dati: massa molare di glucosio = 180 g/mol)
a) 99,85 °C.
b) 100,15 °C.
c) 100,50 °C.
d) 100,65 °C.
Dati forniti dall'esercizio:
m1= 90 gr;
m2 = 400 g o 0,4 kg (dopo aver diviso per 1000);
Ke = 0,52;
M1 = 180 g/mol;
t =? (temperatura di ebollizione iniziale o temperatura di ebollizione del solvente nella soluzione).
Nota: la temperatura di ebollizione dell'acqua (t2) è 100 oh.
Poiché l'esercizio ha fornito le masse e l'ebullioscopia costanti, basta utilizzare i dati nell'espressione seguente:
t-t2 = Ke.m1
M1.m2
t-100 = 0,52.90
180.0,4
t-100 = 46,8
72
t-100 = 0,65
t = 0,65 + 100
t = 100,65 ohÇ
2° Esempio - (Uece) Cloruro di calcio (CaCl2) ha ampia applicazione industriale negli impianti di refrigerazione, nella produzione di cemento, nella coagulazione del latte per la produzione di formaggio, ed è ottimamente utilizzato come regolatore di umidità. Una soluzione di cloruro di calcio utilizzata per scopi industriali ha una molalità 2 e un punto di ebollizione di 103.016 ° C sotto una pressione di 1 atm. Sapendo che la costante di ebullioscopia dell'acqua è 0,52 °C, il suo grado apparente di dissociazione ionica è:
a) 80%.
b) 85%.
c) 90%.
d) 95%.
Dati forniti dall'esercizio:
- Ke = 0,52;
- W = 2 moli;
- t = 103.016 (temperatura di ebollizione iniziale o temperatura di ebollizione del solvente nella soluzione).
Nota: la temperatura di ebollizione dell'acqua (t2) è 100 oh.
Poiché l'esercizio ha fornito dati sull'ebullioscopia, come Ke e molalità, è evidente che dovremmo usare la seguente formula per l'ebullioscopia:
te = Ke. W
Tuttavia, poiché l'esercizio richiede il grado di dissociazione, dobbiamo lavorare la formula sopra con il fattore di correzione di Van't Hoff (i):
te = Ke. W.i
Inoltre, per calcolare il grado, dovrai sostituire i con la sua espressione, che è 1 + α.(q-1):
t-t2 = Ke. W.[1 + α.(q-1)]
103,016-100 = 0,52.2.[1+ α.(3-1)]
3,016 = 1,04.[1+ 2 α]
3,016 = 1,04 + 2,08α
3,016 – 1,04 = 2,08α
1,976 = 2,08α
1,976 = α
2,08
α = 0,95
Infine, basta moltiplicare il valore trovato per 100 per determinare la percentuale:
α = 0,95.100
α = 95%
Di Me. Diogo Lopes Dias
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-ebulioscopia.htm
