Keemise temperatuuri tõusu kalkulaator | Tasuta veebivahend

Keemistemperatuuri tõusu kalkulaator

Keemistemperatuuri tõusu kalkulaator leiab, kui palju kõrgemal temperatuuril lahus keeb võrreldes puhta lahustiga, millest see koosneb. See kasutab lahustunud aine molaalsust, lahusti ebullioskoopilist konstanti ja osakeste arvu, milleks iga lahustunud aine ühik lahuses laguneb.

Mis on keemistemperatuuri tõus?

Keemistemperatuuri tõus on keemistemperatuuri suurenemine, mis toimub lahustunud aine lahustamisel lahustis. Puhas vesi keeb normaalsel atmosfäärirõhul temperatuuril 100 °C. Soolas või suhkrus lahustunud vesi keeb veidi kõrgemal temperatuuril.

See nähtus tekib, sest lahustunud osakesed takistavad lahusti molekulidel auruna lahkuda. Vedeliku keetmiseks on vaja rohkem soojusenergiat, mistõttu keemistemperatuur tõuseb.

Keemistemperatuuri tõus on kolligatiivne omadus. See tähendab, et see sõltub lahuses olevate lahustunud aine osakeste arvust, mitte osakeste olemusest. Suhkru- ja soolamolekul tõstavad keemistemperatuuri erineval määral ainult seetõttu, et sool laguneb lahustumisel rohkemateks osakesteks, mitte seepärast, et need kaks ainet oleksid mõnel muul asjakohasel viisil keemiliselt erinevad.

Kuidas arvutada keemistemperatuuri tõusu?

Valem on järgmine:

$\Delta T_b = i \times K_b \times m$

• ΔTb on keemistemperatuuri tõus ühikutes °C.
• i on van 't Hoffi tegur ehk osakeste arv, milleks üks lahustunud aine ühik lahustumisel muutub.
• Kb on lahusti ebullioskoopiline konstant ühikutes °C·kg/mol.
• m on lahuse molaalsus: lahustunud aine moolide arv lahusti kilogrammi kohta, ühikutes mol/kg.

Lahuse uus keemistemperatuur võrdub lahusti normaalse keemistemperatuuri ja selle tõusu summaga:

$T_b(\text{lahus}) = T_b(\text{puhas lahusti}) + \Delta T_b$

Van 't Hoffi tegur

Lahustunud ainel, mis jääb lahuses terveteks molekulideks, näiteks glükoosil või sahharoosil, on i = 1. Laguneval ioonilisel ühendil, näiteks keedusoolal, on suurem i, sest iga valemiühik muutub rohkem kui üheks osakeseks:

• i = 1: mitteelektrolüüdid, näiteks glükoos ja sahharoos, mis ei lagune.
• i = 2: NaCl ja KCl, millest kumbki laguneb kaheks iooniks, näiteks Na⁺-iks ja Cl⁻-iks.
• i = 3: CaCl₂ ja Na₂SO₄, millest kumbki laguneb kolmeks iooniks.

Need on ideaalsed väärtused, mis eeldavad täielikku dissotsiatsiooni. Tegelikud lahused, eriti kontsentreeritud lahused, dissotsieeruvad sellest veidi vähem, mistõttu võib mõõdetud tõus olla ideaalse valemi prognoositust veidi väiksem.

Levinud lahustite ebullioskoopilised konstandid

Igal lahustil on oma ebullioskoopiline konstant ja normaalne keemistemperatuur:

Näidisarvutus

Näide 1: vees lahustatud suhkur

Suhkur (sahharoos) ei lagune vees ioonideks, seega i = 1.

• Lahusti: vesi, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normaalne keemistemperatuur 100 °C
• Molaalsus: 1,5 mol/kg
• Van 't Hoffi tegur: i = 1

$\Delta T_b = 1 \times 0.512 \times 1.5 = 0.768\ °C$

Lahus keeb temperatuuril 100 + 0,768 = 100,768 °C.

Näide 2: vees lahustatud keedusool

Keedusool (NaCl) laguneb naatriumiooniks ja kloriidiooniks, seega i = 2.

• Lahusti: vesi, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normaalne keemistemperatuur 100 °C
• Molaalsus: 1,5 mol/kg
• Van 't Hoffi tegur: i = 2

$\Delta T_b = 2 \times 0.512 \times 1.5 = 1.536\ °C$

Lahus keeb temperatuuril 100 + 1,536 = 101,536 °C. Sama molaalsuse korral tõstab sool keemistemperatuuri täpselt kaks korda rohkem kui mitteelektrolüüt, sest iga lahustunud ühik tekitab ühe osakese asemel kaks.

Kuidas kalkulaatorit kasutada

1. Sisestage lahuse molaalsus ühikutes mol/kg.
2. Sisestage lahusti ebullioskoopiline konstant või valige loendist levinud lahusti, et see automaatselt täita.
3. Sisestage van 't Hoffi tegur: 1 molekulaarse lahustunud aine korral, 2 NaCl-i taolise soola korral ja 3 CaCl₂-i taolise soola korral.
4. Sisestage puhta lahusti normaalne keemistemperatuur ühikutes °C. Lahusti valimine loendist täidab ka selle välja, nii et vee korral on väärtus 100 °C ja benseeni korral 80,1 °C.
5. Vaadake keemistemperatuuri tõusu ja lahuse tekkivat keemistemperatuuri.

Ebullioskoopilise konstandi või keemistemperatuuri käsitsi muutmine eemaldab loendis kuvatud lahusti, et nimetatud lahustit ei seostataks kunagi mõne teise lahusti arvväärtustega. Kui keemistemperatuur jätta tühjaks, saab tõusu siiski arvutada, kuid lahuse keemistemperatuuri ei saa ilma selleta leida.

Kui molaalsus on null, on tõus null ja lahus keeb lahusti normaalsel keemistemperatuuril. Molaalsuse, ebullioskoopilise konstandi ega osakeste arvu negatiivseid väärtusi ei aktsepteerita, sest ükski neist ei saa olla negatiivne.

Miks on keemistemperatuuri tõus oluline?

• Toiduvalmistamine. Soolaga vesi keeb veidi kõrgemal temperatuuril kui mage vesi, kuigi muutus on liiga väike, et mõjutada iseenesest märgatavalt toidu valmimise kiirust.
• Destilleerimine ja keemiatehnika. Teadmine, kuidas lahustunud ained keemistemperatuure nihutavad, aitab kavandada lahutamisprotsesse.
• Molekulmassi määramine. Teadaoleva lahustunud aine massiga lahuse keemistemperatuuri tõusu mõõtmist saab kasutada lahustunud aine molaarmassi hindamiseks; seda meetodit nimetatakse ebullioskoopiaks.
• Jäätumisvastased ained ja jahutussüsteemid. Sama kolligatiivne põhimõte, mis tõstab keemistemperatuuri, langetab ka külmumistemperatuuri. Seetõttu kasutatakse jahutusvedeliku segudes lahustunud aineid, et laiendada vedeliku töötemperatuurivahemikku.

Seotud kolligatiivsed omadused

Keemistemperatuuri tõus on üks mitmest kolligatiivsest omadusest:

• Külmumistemperatuuri langus: ΔTf = i × Kf × m, kus Kf on krüoskoopiline konstant. Seetõttu puistatakse soola jäistele teedele.
• Aururõhu alanemine, mida kirjeldab Raoult' seadus.
• Osmootne rõhk, mis põhjustab vee liikumist bioloogiliste rakkude membraanide kaudu.

Korduma kippuvad küsimused

Mis on keemistemperatuuri tõus? See on vedeliku keemistemperatuuri suurenemine, mis toimub selles lahustunud aine lahustamisel. See on kolligatiivne omadus, seega sõltub see lahustunud osakeste arvust, mitte nende koostisest.

Mis on keemistemperatuuri tõusu valem? ΔTb = i × Kb × m, kus i on van 't Hoffi tegur, Kb on lahusti ebullioskoopiline konstant ja m on lahuse molaalsus.

Mis on van 't Hoffi tegur? See on osakeste arv, milleks üks lahustunud aine valemiühik lahustumisel muutub. Molekulaarsetel lahustunud ainetel, näiteks suhkrul, on i = 1. Ioonideks lagunevatel sooladel on suuremad väärtused: NaCl-i korral i = 2 ja CaCl₂ korral i = 3.

Miks tõstab sool vee keemistemperatuuri rohkem kui suhkur? Sama molaalsuse korral tekitab NaCl kaks korda rohkem lahustunud osakesi kui suhkur, sest see laguneb kaheks iooniks. Kuna keemistemperatuuri tõus sõltub osakeste arvust, on soola mõju ligikaudu kaks korda suurem.

Kas keemistemperatuuri tõus sõltub kasutatavast lahustunud ainest? Ainult selle tekitatud osakeste arvu kaudu. Kaks erinevat mitteelektrolüüti suurendavad sama molaalsuse korral keemistemperatuuri sama palju.

Kas keemistemperatuuri tõus võib olla negatiivne? Ei, mittelenduva lahustunud aine korral keemistemperatuur alati tõuseb, mitte ei lange. Iseenesest lenduv lahustunud aine käitub teisiti ja see valem seda ei käsitle.