Calcula quant un solut augmenta el punt d'ebullició d'un dissolvent utilitzant valors de molalitat i constants ebullioscòpiques. Essencial per a la química, l'enginyeria química i la ciència dels aliments.
Calcula l'augment del punt d'ebullició d'una solució en funció de la molalitat del solut i la constant ebullioscòpica del solvent.
La concentració de solut en mols per quilogram de solvent.
Una propietat del solvent que relaciona la molalitat amb l'augment del punt d'ebullició.
Selecciona un solvent comú per establir automàticament la seva constant ebullioscòpica.
ΔTb = 0.5120 × 1.0000
ΔTb = 0.0000 °C
L'augment del punt d'ebullició és una propietat col·ligativa que ocorre quan s'afegeix un solut no volàtil a un solvent pur. La presència del solut provoca que el punt d'ebullició de la solució sigui més alt que el del solvent pur.
La fórmula ΔTb = Kb × m relaciona l'augment del punt d'ebullició (ΔTb) amb la molalitat de la solució (m) i la constant ebullioscòpica (Kb) del solvent.
Constants ebullioscòpiques comunes: Aigua (0.512 °C·kg/mol), Etanol (1.22 °C·kg/mol), Benzen (2.53 °C·kg/mol), Àcid acètic (3.07 °C·kg/mol).
L'elevació del punt d'ebullició és una propietat col·ligativa fonamental que es produeix quan s'afegeix un solut no volàtil a un dissolvent pur. La calculadora d'elevació del punt d'ebullició ajuda a determinar quant augmenta el punt d'ebullició d'una solució en comparació amb el dissolvent pur. Aquest fenomen és crític en diversos camps, incloent la química, l'enginyeria química, la ciència dels aliments i la fabricació farmacèutica.
Quan afegeixes un solut (com sal o sucre) a un dissolvent pur (com aigua), el punt d'ebullició de la solució resultant es torna més alt que el del dissolvent pur. Això es produeix perquè les partícules del solut dissolt interfereixen amb la capacitat del dissolvent d'escapar a la fase de vapor, requerint més energia tèrmica (temperatura més alta) per aconseguir l'ebullició.
La nostra calculadora implementa la fórmula estàndard per a l'elevació del punt d'ebullició (ΔTb = Kb × m), proporcionant una manera fàcil de calcular aquesta propietat important sense càlculs manuals complexos. Tant si ets un estudiant que estudia les propietats col·ligatives, un investigador que treballa amb solucions, o un enginyer que dissenya processos de destil·lecció, aquesta eina ofereix una manera ràpida i precisa de determinar les elevacions del punt d'ebullició.
L'elevació del punt d'ebullició (ΔTb) es calcula mitjançant una fórmula senzilla però poderosa:
On:
Aquesta fórmula funciona perquè l'elevació del punt d'ebullició és directament proporcional a la concentració de partícules de solut en la solució. La constant ebullioscòpica (Kb) serveix com a factor de proporcionalitat que relaciona la molalitat amb l'augment real de temperatura.
Diferents dissolvents tenen diferents constants ebullioscòpiques, reflectint les seves propietats moleculars úniques:
| Dissolvent | Constant Ebullioscòpica (Kb) | Punt d'Ebullició Normal |
|---|---|---|
| Aigua | 0.512 °C·kg/mol | 100.0 °C |
| Etanol | 1.22 °C·kg/mol | 78.37 °C |
| Benzen | 2.53 °C·kg/mol | 80.1 °C |
| Àcid acètic | 3.07 °C·kg/mol | 118.1 °C |
| Ciclohexà | 2.79 °C·kg/mol | 80.7 °C |
| Cloroform | 3.63 °C·kg/mol | 61.2 °C |
La fórmula de l'elevació del punt d'ebullició es deriva dels principis termodinàmics. En el punt d'ebullició, el potencial químic del dissolvent en la fase líquida és igual al de la fase de vapor. Quan s'afegeix un solut, es redueix el potencial químic del dissolvent en la fase líquida, requerint una temperatura més alta per igualar els potencials.
Per a solucions diluïdes, aquesta relació es pot expressar com:
On:
El terme es consolida en la constant ebullioscòpica (Kb), donant-nos la nostra fórmula simplificada.
La nostra calculadora fa que sigui senzill determinar l'elevació del punt d'ebullició d'una solució. Segueix aquests passos:
Introdueix la molalitat (m) de la teva solució en mol/kg
Introdueix la constant ebullioscòpica (Kb) del teu dissolvent en °C·kg/mol
Veure el resultat
Copia el resultat si cal per als teus registres o càlculs
La calculadora també proporciona una representació visual de l'elevació del punt d'ebullició, mostrant la diferència entre el punt d'ebullició del dissolvent pur i el punt d'ebullició elevat de la solució.
Fem un exemple:
Utilitzant la fórmula ΔTb = Kb × m: ΔTb = 0.512 °C·kg/mol × 1.5 mol/kg = 0.768 °C
Per tant, el punt d'ebullició d'aquesta solució de sal seria 100.768 °C (en comparació amb 100 °C per a l'aigua pura).
La calculadora maneja diversos casos especials:
L'elevació del punt d'ebullició és crucial en:
El principi s'aplica a:
L'elevació del punt d'ebullició importa en:
Les aplicacions inclouen:
A grans altituds, l'aigua bull a temperatures més baixes a causa de la reducció de la pressió atmosfèrica. Per compensar:
Per exemple, a 5,000 peus d'elevació, l'aigua bull a aproximadament 95 °C. Afegir 1 mol/kg de sal elevaria això a uns 95.5 °C, millorant lleugerament l'eficiència de cocció.
L'elevació del punt d'ebullició és una de diverses propietats col·ligatives que depenen de la concentració de partícules de solut en comptes de la seva identitat. Altres propietats relacionades inclouen:
Depressió del punt de congelació: La disminució del punt de congelació quan s'afegeixen soluts a un dissolvent
Baixada de pressió de vapor: La reducció de la pressió de vapor d'un dissolvent a causa de soluts dissolts
Pressió osmòtica: La pressió necessària per evitar el flux de dissolvent a través d'una membrana semipermeable
Cada una d'aquestes propietats proporciona diferents perspectives sobre el comportament de les solucions i pot ser més adequada depenent de l'aplicació específica.
El fenomen de l'elevació del punt d'ebullició s'ha observat durant segles, tot i que la seva comprensió científica es va desenvolupar més recentment:
L'estudi sistemàtic de l'elevació del punt d'ebullició va començar al segle XIX:
Al segle XX i XXI, la comprensió de l'elevació del punt d'ebullició s'ha aplicat a nombroses tecnologies:
La relació matemàtica entre concentració i elevació del punt d'ebullició ha romàs constant, tot i que la nostra comprensió dels mecanismes moleculars s'ha aprofundit amb avenços en química física i termodinàmica.
1' Fórmula d'Excel per calcular l'elevació del punt d'ebullició
2=B2*C2
3' On B2 conté la constant ebullioscòpica (Kb)
4' i C2 conté la molalitat (m)
5
6' Per calcular el nou punt d'ebullició:
7=D2+E2
8' On D2 conté el punt d'ebullició normal del dissolvent
9' i E2 conté l'elevació del punt d'ebullició calculada
101def calculate_boiling_point_elevation(molality, ebullioscopic_constant):
2 """
3 Calcular l'elevació del punt d'ebullició d'una solució.
4
5 Paràmetres:
6 molality (float): Molalitat de la solució en mol/kg
7 ebullioscopic_constant (float): Constant ebullioscòpica del dissolvent en °C·kg/mol
8
9 Retorna:
10 float: Elevació del punt d'ebullició en °C
11 """
12 if molality < 0 or ebullioscopic_constant < 0:
13 raise ValueError("La molalitat i la constant ebullioscòpica han de ser no negatives")
14
15 delta_tb = ebullioscopic_constant * molality
16 return delta_tb
17
18def calculate_new_boiling_point(normal_boiling_point, molality, ebullioscopic_constant):
19 """
20 Calcular el nou punt d'ebullició d'una solució.
21
22 Paràmetres:
23 normal_boiling_point (float): Punt d'ebullició normal del dissolvent pur en °C
24 molality (float): Molalitat de la solució en mol/kg
25 ebullioscopic_constant (float): Constant ebullioscòpica del dissolvent en °C·kg/mol
26
27 Retorna:
28 float: Nou punt d'ebullició en °C
29 """
30 elevation = calculate_boiling_point_elevation(molality, ebullioscopic_constant)
31 return normal_boiling_point + elevation
32
33# Exemple d'ús
34water_boiling_point = 100.0 # °C
35salt_molality = 1.0 # mol/kg
36water_kb = 0.512 # °C·kg/mol
37
38elevation = calculate_boiling_point_elevation(salt_molality, water_kb)
39new_boiling_point = calculate_new_boiling_point(water_boiling_point, salt_molality, water_kb)
40
41print(f"Elevació del punt d'ebullició: {elevation:.4f} °C")
42print(f"Nou punt d'ebullició: {new_boiling_point:.4f} °C")
431/**
2 * Calcular l'elevació del punt d'ebullició d'una solució.
3 * @param {number} molality - Molalitat de la solució en mol/kg
4 * @param {number} ebullioscopicConstant - Constant ebullioscòpica del dissolvent en °C·kg/mol
5 * @returns {number} Elevació del punt d'ebullició en °C
6 */
7function calculateBoilingPointElevation(molality, ebullioscopicConstant) {
8 if (molality < 0 || ebullioscopicConstant < 0) {
9 throw new Error("La molalitat i la constant ebullioscòpica han de ser no negatives");
10 }
11
12 return ebullioscopicConstant * molality;
13}
14
15/**
16 * Calcular el nou punt d'ebullició d'una solució.
17 * @param {number} normalBoilingPoint - Punt d'ebullició normal del dissolvent pur en °C
18 * @param {number} molality - Molalitat de la solució en mol/kg
19 * @param {number} ebullioscopicConstant - Constant ebullioscòpica del dissolvent en °C·kg/mol
20 * @returns {number} Nou punt d'ebullició en °C
21 */
22function calculateNewBoilingPoint(normalBoilingPoint, molality, ebullioscopicConstant) {
23 const elevation = calculateBoilingPointElevation(molality, ebullioscopicConstant);
24 return normalBoilingPoint + elevation;
25}
26
27// Exemple d'ús
28const waterBoilingPoint = 100.0; // °C
29const sugarMolality = 0.5; // mol/kg
30const waterKb = 0.512; // °C·kg/mol
31
32const elevation = calculateBoilingPointElevation(sugarMolality, waterKb);
33const newBoilingPoint = calculateNewBoilingPoint(waterBoilingPoint, sugarMolality, waterKb);
34
35console.log(`Elevació del punt d'ebullició: ${elevation.toFixed(4)} °C`);
36console.log(`Nou punt d'ebullició: ${newBoilingPoint.toFixed(4)} °C`);
371#' Calcular l'elevació del punt d'ebullició d'una solució
2#'
3#' @param molality Molalitat de la solució en mol/kg
4#' @param ebullioscopic_constant Constant ebullioscòpica del dissolvent en °C·kg/mol
5#' @return Elevació del punt d'ebullició en °C
6calculate_boiling_point_elevation <- function(molality, ebullioscopic_constant) {
7 if (molality < 0 || ebullioscopic_constant < 0) {
8 stop("La molalitat i la constant ebullioscòpica han de ser no negatives")
9 }
10
11 delta_tb <- ebullioscopic_constant * molality
12 return(delta_tb)
13}
14
15#' Calcular el nou punt d'ebullició d'una solució
16#'
17#' @param normal_boiling_point Punt d'ebullició normal del dissolvent pur en °C
18#' @param molality Molalitat de la solució en mol/kg
19#' @param ebullioscopic_constant Constant ebullioscòpica del dissolvent en °C·kg/mol
20#' @return Nou punt d'ebullició en °C
21calculate_new_boiling_point <- function(normal_boiling_point, molality, ebullioscopic_constant) {
22 elevation <- calculate_boiling_point_elevation(molality, ebullioscopic_constant)
23 return(normal_boiling_point + elevation)
24}
25
26# Exemple d'ús
27water_boiling_point <- 100.0 # °C
28salt_molality <- 1.0 # mol/kg
29water_kb <- 0.512 # °C·kg/mol
30
31elevation <- calculate_boiling_point_elevation(salt_molality, water_kb)
32new_boiling_point <- calculate_new_boiling_point(water_boiling_point, salt_molality, water_kb)
33
34cat(sprintf("Elevació del punt d'ebullició: %.4f °C\n", elevation))
35cat(sprintf("Nou punt d'ebullició: %.4f °C\n", new_boiling_point))
36L'elevació del punt d'ebullició és l'augment de la temperatura d'ebullició que es produeix quan s'afegeix un solut no volàtil a un dissolvent pur. És directament proporcional a la concentració de partícules de solut i és una propietat col·ligativa, és a dir, depèn del nombre de partícules en comptes de la seva identitat.
L'elevació del punt d'ebullició (ΔTb) es calcula mitjançant la fórmula ΔTb = Kb × m, on Kb és la constant ebullioscòpica del dissolvent i m és la molalitat de la solució (mols de solut per quilogram de dissolvent).
La constant ebullioscòpica (Kb) és una propietat específica de cada dissolvent que relaciona la molalitat d'una solució amb la seva elevació del punt d'ebullició. Representa l'elevació del punt d'ebullició quan la solució té una molalitat de 1 mol/kg. Per a l'aigua, Kb és 0.512 °C·kg/mol.
Afegir sal a l'aigua augmenta el seu punt d'ebullició perquè els ions de sal dissolts interfereixen amb la capacitat de les molècules d'aigua d'escapar a la fase de vapor. Això requereix més energia tèrmica (temperatura més alta) per a que es produeixi l'ebullició. Per això, l'aigua salada per cuinar pasta bull a una temperatura lleugerament més alta.
Per a solucions ideals, l'elevació del punt d'ebullició depèn només del nombre de partícules en solució, no de la seva identitat. No obstant això, per a compostos iònics com NaCl que es dissocien en múltiples ions, l'efecte es multiplica pel nombre d'ions formats. Això s'ha de tenir en compte mitjançant el factor de van 't Hoff en càlculs més detallats.
A grans altituds, l'aigua bull a temperatures més baixes a causa de la reducció de la pressió atmosfèrica. Afegir sal lleugerament augmenta el punt d'ebullició, cosa que pot millorar lleugerament l'eficiència de la cocció, tot i que l'efecte és petit en comparació amb l'efecte de la pressió. Per això, els temps de cocció han d'augmentar a grans altituds.
Sí, mesurar l'elevació del punt d'ebullició d'una solució amb una massa coneguda de solut pot utilitzar-se per determinar el pes molecular del solut. Aquesta tècnica, coneguda com a ebullioscòpia, va ser històricament important per determinar pesos moleculars abans de l'ús de mètodes espectroscòpics moderns.
Ambdues són propietats col·ligatives que depenen de la concentració de solut. L'elevació del punt d'ebullició es refereix a l'augment de la temperatura d'ebullició quan s'afegeixen soluts, mentre que la depressió del punt de congelació es refereix a la disminució de la temperatura de congelació. Utilitzen fórmules similars però constants diferents (Kb per l'elevació del punt d'ebullició i Kf per la depressió del punt de congelació).
La fórmula ΔTb = Kb × m és més precisa per a solucions diluïdes on les interaccions solut-solut són mínimes. Per a solucions concentrades o solucions amb fortes interaccions solut-dissolvent, es produeixen desviacions del comportament ideal, i poden ser necessaris models més complexos.
No, l'elevació del punt d'ebullició no pot ser negativa per a soluts no volàtils. Afegir un solut no volàtil sempre augmenta el punt d'ebullició del dissolvent. No obstant això, si el solut és volàtil (té una pressió de vapor significativa pròpia), el comportament es torna més complex i no segueix la fórmula simple d'elevació del punt d'ebullició.
Atkins, P. W., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10a ed.). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12a ed.). McGraw-Hill Education.
Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2016). General Chemistry: Principles and Modern Applications (11a ed.). Pearson.
Levine, I. N. (2008). Physical Chemistry (6a ed.). McGraw-Hill Education.
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (14a ed.). Pearson.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2014). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7a ed.). McGraw-Hill Education.
"Elevació del punt d'ebullició." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://ca.wikipedia.org/wiki/Elevaci%C3%B3_del_punt_d%27ebullici%C3%B3. Accedit el 2 d'agost de 2024.
"Propietats col·ligatives." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://ca.wikipedia.org/wiki/Propietats_colligatives. Accedit el 2 d'agost de 2024.
Prova la nostra Calculadora d'Elevació del Punt d'Ebullició avui per determinar ràpidament i amb precisió com els soluts dissolts afecten el punt d'ebullició de les teves solucions. Tant si és per a fins educatius, treball de laboratori o aplicacions pràctiques, aquesta eina proporciona resultats instantanis basats en principis científics establerts.
Descobreix més eines que podrien ser útils per al teu flux de treball