Przykładowy problem z rzędną temperatury wrzenia

Oblicz temperaturę rzędnej temperatury wrzenia

Temperatura wrzenia może być podwyższona przez dodanie substancji rozpuszczonej do wody. David Murray i Jules Selmes / Getty Images

Ten przykładowy problem pokazuje, jak obliczyć podwyższenie temperatury wrzenia spowodowanej dodaniem soli do wody. Po dodaniu soli do wody chlorek sodu rozdziela się na jony sodu i jony chlorkowe. Założeniem podwyższenia temperatury wrzenia jest to, że dodane cząstki podnoszą temperaturę potrzebną do doprowadzenia wody do temperatury wrzenia. Dodatkowe cząstki zakłócają interakcje między cząsteczkami rozpuszczalnika (w tym przypadku wody).

Problem z wysokością temperatury wrzenia

31,65 g chlorku sodu dodaje się do 220,0 ml wody w 34°C. Jak wpłynie to na temperaturę wrzenia wody?

Założyć chlorek sodu całkowicie dysocjuje w wodzie.

Dany :
gęstość wody w 35 °C = 0,994 g/mL
K_bwoda = 0,51 °C kg/mol

Rozwiązanie

Aby znaleźć wzrost zmiany temperatury rozpuszczalnika przez substancję rozpuszczoną, użyj równania:
ΔT = iK_bm
gdzie:
ΔT = Zmiana temperatury w °C
i = współczynnik van't Hoffa
K_b = molal podwyższenie temperatury wrzenia stała w °C kg/mol
m = molowość substancji rozpuszczonej w mol substancji rozpuszczonej/kg rozpuszczalnika

Krok 1. Oblicz molalność NaCl

molowość (m) NaCl = mole NaCl/kg wody

Od układ okresowy pierwiastków :

masa atomowa To = 22,99
masa atomowa Cl = 35,45
mole NaCl = 31,65 g x 1 mol/(22,99 + 35,45)
moli NaCl = 31,65 g x 1 mol/58,44 g
moli NaCl = 0,542 mol
kg wody = gęstość x objętość
kg wody = 0,994 g/ml x 220 ml x 1 kg/1000 g
kg wody = 0,219 kg
m_NaCl= mole NaCl/kg wody
m_NaCl= 0,542 mol/0,219 kg
m_NaCl= 2,477 mol/kg

Krok 2. Określ współczynnik Van 't Hoffa

Współczynnik van't Hoffa „i” jest stałą związaną z ilością dysocjacji substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Dla substancji, które nie dysocjują w wodzie, takich jak cukier, i = 1. Dla substancji rozpuszczonych, które całkowicie dysocjują na dwa jony , i = 2. W tym przykładzie NaCl całkowicie dysocjuje na dwa jony, Na⁺i Cl^-. Dlatego tutaj i = 2.

Krok 3. Znajdź ΔT

ΔT = iK_bm
ΔT = 2 x 0,51 °C kg/mol x 2,477 mol/kg
ΔT = 2,53 °C

Odpowiadać

Dodanie 31,65 g NaCl do 220,0 ml wody podniesie temperaturę wrzenia o 2,53 °C.

Wysokość punktu wrzenia jest wspólną właściwością materii. Oznacza to, że zależy to od liczby cząstek w roztworze, a nie od ich chemicznej tożsamości. Inną ważną właściwością koligatywną jest: punkt zamarzania depresja.