TEN ebullioskopia, jeden z czterech właściwości koligatywne, bada zachowanie temperatury wrzenia rozpuszczalnik po otrzymaniu jednego solute nielotny. Inne właściwości koligatywne to tonoskopia, krioskopia i osmoskopia.
Uwaga: nielotna substancja rozpuszczona to każda substancja, która ma wysoki has temperatura wrzenia oraz niska temperatura topnienia i zdolność rozpuszczania się w określonym rozpuszczalniku.
Mówiąc ogólnie, gdy do rozpuszczalnika dodaje się nielotną substancję rozpuszczoną, utrudnia to odparowanie rozpuszczalnika. W związku z tym potrzebna jest wyższa temperatura, aby móc odparować rozpuszczalnik. W ebullioskopiabadany jest ten wzrost temperatury wrzenia rozpuszczalnika.
Ta trudność spowodowana przez substancję rozpuszczoną w odparowaniu rozpuszczalnika, to jest wzrost temperatury wrzenia rozpuszczalnika, jest bezpośrednio związana z rodzajem substancji rozpuszczonej obecnej w roztworze. Możliwe rodzaje substancji rozpuszczonych to:
Roztwór jonowy: po dodaniu do wody, zjonizować lub dysocjuje, wypełniając roztwór jonami. Przykłady: sól, zasada, kwas.
substancja rozpuszczona cząsteczkowa: po dodaniu do wody nie ulega jonizacji, zachowując kształt molekularny. Przykłady: glukoza, sacharoza.
Im większa liczba cząstek w rozpuszczalniku, tym intensywniejszy ebullioskopia, to znaczy im wyższa temperatura wrzenia rozpuszczalnika. Tak więc w roztworach jonowych temperatura wrzenia wody jest zwykle wyższa niż temperatura wrzenia roztworów molekularnych, o ile mają one takie samo stężenie.
Formuły używane w obliczenia ebulioskopowe
Aby wykonać obliczenia ebullioskopia, mamy następujące formuły:
Wzór do obliczania zmian temperatury wrzenia
Δte = t-t2
W tym wzorze obliczamy zmianę temperatury wrzenia, odejmując temperaturę wrzenia rozpuszczalnika istniejącego w roztworze od temperatury wrzenia czystego rozpuszczalnika.
Uwaga: Akronim Δte można również nazwać podwyższeniem temperatury wrzenia rozpuszczalnika.
Wzór do obliczania wzrostu temperatury wrzenia z udziałem molalność
Δte = Ke. W
Jest to wzór, który do wykorzystania zależy od znajomości stałej ebullioskopii, która jest związana z rozpuszczalnikiem obecnym w roztworze, oraz molowości (W). Każda z tych zmiennych ma określoną formułę.
Współczynnik korekcji Van't Hoffa (i) może również pojawić się w tym wzorze, jednak tylko wtedy, gdy obecny nielotny roztwór jest jonowy.
Δte = Ke. W.i
Uwaga: Aby określić Współczynnik korekcji Van't Hoffa, potrzebujemy stopnia jonizacji lub dysocjacji substancji rozpuszczonej oraz liczby cząstek (q) zjonizowanych lub zdysocjowanych przez substancję rozpuszczoną, gdy są one obecne w wodzie.
Wzór na obliczenie stałej ebuloskopowej (Ke)
Ke = RT2
1000.Lv
W tym wzorze mamy ogólną stałą gazową (0,082), temperaturę (zawsze pracowała w kelwinach) i utajone ciepło parowania.
Wzór do obliczania molalności (W)
W = m1
M1.m2
W tym wzorze zastosowano masę substancji rozpuszczonej (m1 - zawsze pracował w gramach), masy molowej substancji rozpuszczonej (M1) i masa rozpuszczalnika (m2 – zawsze pracował w kilogramach).
Uwaga: Bazując na znajomości wzoru na molalność, jeśli zastąpimy W, obecne we wzorze Δte, jego odpowiednim wzorem, otrzymamy następujący wynik:
te = Ke.m1
M1.m2
Przykład zastosowania wzorów w obliczeniach ebullioskopii
1 przykład - (Uece) Podążając śladami francuskiego chemika François-Marie Raoulta (1830-1901), badając efekt ebuliometryczny roztworów, student chemii rozpuścił 90 g glukozy (C6H12O6) w 400 g wody i całość podgrzać. Wiedząc, że Ke w wodzie = 0,52 ºC/mol, po pewnym czasie stwierdzona przez niego początkowa temperatura wrzenia wynosiła: (Dane: Masa molowa glukozy = 180 g/mol)
a) 99,85 °C.
b) 100,15°C.
c) 100,50°C.
d) 100,65 °C.
Dane dostarczone przez ćwiczenie:
m1= 90g;
m2 = 400 g lub 0,4 kg (po podzieleniu przez 1000);
Ke = 0,52;
M1 = 180 g/mol;
t =? (początkowa temperatura wrzenia lub temperatura wrzenia rozpuszczalnika w roztworze).
Uwaga: temperatura wrzenia wody (t2) to 100 ODO.
Ponieważ ćwiczenie dostarczyło masy i stałą ebullioskopii, wystarczy użyć danych w poniższym wyrażeniu:
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 ODO
Drugi przykład - (Uece) Chlorek wapnia (CaCl2) ma szerokie zastosowanie przemysłowe w systemach chłodniczych, w produkcji cementu, w koagulacji mleka w produkcji sera i doskonale sprawdza się jako regulator wilgotności. Stosowany do celów przemysłowych roztwór chlorku wapnia ma molowość 2 i temperaturę wrzenia 103,016°C pod ciśnieniem 1 atm. Wiedząc, że stała ebullioskopii wody wynosi 0,52 °C, jej pozorny stopień dysocjacji jonowej wynosi:
a) 80%.
b) 85%.
c) 90%.
d) 95%.
Dane dostarczone przez ćwiczenie:
- Ke = 0,52;
- W = 2 mole;
- t = 103,016 (początkowa temperatura wrzenia lub temperatura wrzenia rozpuszczalnika w roztworze).
Uwaga: temperatura wrzenia wody (t2) to 100 ODO.
Ponieważ ćwiczenie dostarczyło danych dotyczących ebullioskopii, takich jak Ke i molalność, oczywiste jest, że powinniśmy użyć następującego wzoru do ebullioskopii:
Δte = Ke. W
Ponieważ jednak ćwiczenie pyta o stopień dysocjacji, musimy obliczyć powyższy wzór ze współczynnikiem korekcji Van't Hoffa (i):
Δte = Ke. W.i
Ponadto, aby obliczyć stopień, musisz zastąpić i jego wyrażeniem, które wynosi 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
Na koniec pomnóż znalezioną wartość przez 100, aby określić procent:
α = 0,95.100
α = 95%
Przeze mnie Diogo Lopes Dias
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-ebulioscopia.htm
