ઉત્કલન બિંદુ ઉન્નયન કૅલ્ક્યુલેટર | મફત ઓનલાઇન સાધન

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો ગણક

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો ગણક દ્રાવણ જે શુદ્ધ દ્રાવકમાંથી બનેલું હોય તેની તુલનામાં તે કેટલા વધુ તાપમાને ઉકળે છે તે શોધે છે. તે દ્રાવ્ય પદાર્થની મોલાલિટી, દ્રાવકના ઇબ્યુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંક અને દ્રાવ્યના દરેક એકમ દ્રાવણમાં કેટલા કણોમાં વિભાજિત થાય છે તેની સંખ્યાનો ઉપયોગ કરે છે.

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો શું છે?

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો એટલે દ્રાવકમાં દ્રાવ્ય પદાર્થ ઓગળે ત્યારે થતો ઉકળવાના તાપમાનનો વધારો. સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણે શુદ્ધ પાણી 100 °C તાપમાને ઉકળે છે. તેમાં મીઠું અથવા ખાંડ ઓગળેલું પાણી થોડા વધુ તાપમાને ઉકળે છે.

આ અસર એટલા માટે થાય છે કે દ્રાવેલા કણો વરાળમાં છટકી જવા પ્રયત્ન કરતા દ્રાવકના અણુઓના માર્ગમાં અવરોધ ઊભો કરે છે. પ્રવાહીને ઉકાળવા માટે વધુ ઉષ્મીય ઊર્જા જરૂરી બને છે, તેથી ઉત્કલનબિંદુ વધે છે.

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો એક સામૂહિક ગુણધર્મ છે. તેનો અર્થ એ છે કે તે દ્રાવણમાં રહેલા દ્રાવ્ય કણોની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે, કણો કયા પદાર્થના છે તેના પર નહીં. ખાંડનો એક અણુ અને મીઠાનો એક અણુ ઉત્કલનબિંદુમાં જુદો વધારો કરે છે તેનું એકમાત્ર કારણ એ છે કે મીઠું ઓગળતી વખતે વધુ કણોમાં વિભાજિત થાય છે; બંને પદાર્થો રાસાયણિક રીતે અલગ છે તે અન્ય કોઈ સંબંધિત કારણ નથી.

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો કેવી રીતે ગણવો

સૂત્ર:

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

• ΔTb ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો છે, જે °Cમાં દર્શાવાય છે.
• i વાન્ટ હૉફ ગુણાંક છે, એટલે દ્રાવ્યનું એક એકમ ઓગળે ત્યારે ઉત્પન્ન થતા કણોની સંખ્યા.
• Kb દ્રાવકનો ઇબ્યુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંક છે, જે °C·kg/molમાં દર્શાવાય છે.
• m દ્રાવણની મોલાલિટી છે: દ્રાવકના પ્રતિ કિલોગ્રામ દીઠ દ્રાવ્યના મોલ, જે mol/kgમાં દર્શાવાય છે.

દ્રાવણનું નવું ઉત્કલનબિંદુ દ્રાવકના સામાન્ય ઉત્કલનબિંદુમાં આ વધારો ઉમેરવાથી મળે છે:

$T_b(\text{દ્રાવણ}) = T_b(\text{શુદ્ધ દ્રાવક}) + \Delta T_b$

વાન્ટ હૉફ ગુણાંક

દ્રાવણમાં આખા અણુઓ તરીકે જ રહેતો દ્રાવ્ય પદાર્થ, જેમ કે ગ્લુકોઝ અથવા સુક્રોઝ, i = 1 ધરાવે છે. વિભાજિત થતો આયનિક સંયોજન, જેમ કે ખાવાનું મીઠું, વધુ i ધરાવે છે, કારણ કે તેનું દરેક સૂત્રએકમ એક કરતાં વધુ કણોમાં ફેરવાય છે:

• i = 1: ગ્લુકોઝ અને સુક્રોઝ જેવા બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ, જે વિભાજિત થતા નથી.
• i = 2: NaCl અને KCl, જે દરેક બે આયનમાં વિભાજિત થાય છે, જેમ કે Na⁺ અને Cl⁻.
• i = 3: CaCl₂ અને Na₂SO₄, જે દરેક ત્રણ આયનમાં વિભાજિત થાય છે.

આ આદર્શ મૂલ્યો છે અને સંપૂર્ણ વિયોજન માની લે છે. વાસ્તવિક દ્રાવણો, ખાસ કરીને સંકેન્દ્રિત દ્રાવણો, આની તુલનામાં થોડાં ઓછાં વિયોજિત થાય છે. તેથી માપેલો વધારો આદર્શ સૂત્રની આગાહી કરતાં થોડો ઓછો હોઈ શકે છે.

સામાન્ય દ્રાવકોના ઇબ્યુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંકો

દરેક દ્રાવકનો પોતાનો ઇબ્યુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંક અને પોતાનું સામાન્ય ઉત્કલનબિંદુ હોય છે:

ઉદાહરણ સાથે ગણતરી

ઉદાહરણ 1: પાણીમાં ઓગળેલી ખાંડ

ખાંડ (સુક્રોઝ) પાણીમાં આયનોમાં વિભાજિત થતી નથી, તેથી i = 1.

• દ્રાવક: પાણી, $K_b$ = 0.512 °C·kg/mol, સામાન્ય ઉત્કલનબિંદુ 100 °C
• મોલાલિટી: 1.5 mol/kg
• વાન્ટ હૉફ ગુણાંક: i = 1

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

દ્રાવણ 100 + 0.768 = 100.768 °C તાપમાને ઉકળે છે.

ઉદાહરણ 2: પાણીમાં ઓગળેલું ખાવાનું મીઠું

ખાવાનું મીઠું (NaCl) સોડિયમ આયન અને ક્લોરાઇડ આયનમાં વિભાજિત થાય છે, તેથી i = 2.

• દ્રાવક: પાણી, $K_b$ = 0.512 °C·kg/mol, સામાન્ય ઉત્કલનબિંદુ 100 °C
• મોલાલિટી: 1.5 mol/kg
• વાન્ટ હૉફ ગુણાંક: i = 2

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

દ્રાવણ 100 + 1.536 = 101.536 °C તાપમાને ઉકળે છે. આ જ મોલાલિટીએ મીઠું બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટની તુલનામાં ઉત્કલનબિંદુમાં બમણો વધારો કરે છે, કારણ કે દ્રાવેલા દરેક એકમમાંથી એકને બદલે બે કણો ઉત્પન્ન થાય છે.

ગણકનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો

1. દ્રાવણની મોલાલિટી mol/kgમાં દાખલ કરો.
2. દ્રાવકનો ઇબ્યુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંક દાખલ કરો અથવા તેને આપમેળે ભરવા માટે સૂચિમાંથી સામાન્ય દ્રાવક પસંદ કરો.
3. વાન્ટ હૉફ ગુણાંક દાખલ કરો: અણુરૂપ દ્રાવ્ય માટે 1, NaCl જેવા મીઠા માટે 2, અને CaCl₂ જેવા મીઠા માટે 3.
4. શુદ્ધ દ્રાવકનું સામાન્ય ઉત્કલનબિંદુ °Cમાં દાખલ કરો. સૂચિમાંથી દ્રાવક પસંદ કરવાથી આ પણ ભરાઈ જાય છે; તેથી પાણી માટે 100 °C અને બેન્ઝિન માટે 80.1 °C મળે છે.
5. ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો અને દ્રાવણનું પરિણામી ઉત્કલનબિંદુ વાંચો.

ઇબ્યુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંક અથવા ઉત્કલનબિંદુમાં હાથથી ફેરફાર કરવાથી સૂચિમાં દર્શાવેલો દ્રાવક દૂર થઈ જાય છે, જેથી કોઈ નામિત દ્રાવકને બીજા દ્રાવકના આંકડાઓ સાથે જોડવામાં ન આવે. ઉત્કલનબિંદુ ખાલી રાખવાથી પણ વધારો મળે છે, પરંતુ તેના વિના દ્રાવણનું ઉત્કલનબિંદુ ગણી શકાતું નથી.

જો મોલાલિટી શૂન્ય હોય, તો વધારો શૂન્ય હોય છે અને દ્રાવણ દ્રાવકના સામાન્ય ઉત્કલનબિંદુએ ઉકળે છે. મોલાલિટી, ઇબ્યુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંક અથવા કણોની સંખ્યા માટે ઋણ મૂલ્યો સ્વીકારવામાં આવતા નથી, કારણ કે તેમાંથી કોઈ પણ ઋણ હોઈ શકતું નથી.

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો શા માટે મહત્વનો છે

• રસોઈ. મીઠું ઉમેરેલું પાણી સાદા પાણી કરતાં થોડા વધુ તાપમાને ઉકળે છે, જોકે આ ફેરફાર પોતે રસોઈની ઝડપ પર દેખીતી અસર કરવા માટે બહુ નાનો છે.
• નિસ્યંદન અને રાસાયણિક ઇજનેરી. દ્રાવ્ય પદાર્થો ઉત્કલનબિંદુમાં કેવી રીતે ફેરફાર કરે છે તે જાણવાથી વિભાજન પ્રક્રિયાઓની રચનામાં મદદ મળે છે.
• આણ્વિક વજનનું નિર્ધારણ. જાણીતા દળના દ્રાવ્ય પદાર્થવાળા દ્રાવણના ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો માપીને દ્રાવ્ય પદાર્થનું મોલર દળ અંદાજી શકાય છે; આ પદ્ધતિને ઇબ્યુલિયોસ્કોપી કહે છે.
• એન્ટિફ્રીઝ અને શીતક પ્રણાલીઓ. ઉત્કલનબિંદુ વધારતો એ જ સહસંયોજક સિદ્ધાંત હિમબિંદુ ઘટાડે છે. તેથી શીતક મિશ્રણોમાં પ્રવાહીના પ્રવાહી-અવસ્થાના તાપમાન-વિસ્તારને વધારવા માટે દ્રાવેલા દ્રાવ્ય પદાર્થો વપરાય છે.

સંબંધિત સહસંયોજક ગુણધર્મો

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો અનેક સહસંયોજક ગુણધર્મોમાંનો એક છે:

• હિમબિંદુમાં ઘટાડો: ΔTf = i × Kf × m, જ્યાં Kf ક્રાયોસ્કોપિક સ્થિરાંક છે. આ કારણે બરફવાળા રસ્તાઓ પર મીઠું છાંટવામાં આવે છે.
• વરાળદબાણમાં ઘટાડો, જે રાઉલ્ટના નિયમથી વર્ણવાય છે.
• પરાસરણ દબાણ, જે જૈવિક કોષોમાં પટલમાંથી પાણીની હિલચાલ કરાવે છે.

વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો શું છે? દ્રાવ્ય પદાર્થ પ્રવાહીમાં ઓગળે ત્યારે તેના ઉકળવાના તાપમાનમાં થતો વધારો. તે સહસંયોજક ગુણધર્મ છે, તેથી તે દ્રાવેલા કણોની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે, કણો કયા પદાર્થના બનેલા છે તેના પર નહીં.

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો માટેનું સૂત્ર શું છે? ΔTb = i × Kb × m, જ્યાં i વાન્ટ હૉફ ગુણાંક, Kb દ્રાવકનો ઇબ્યુલિયોસ્કોપિક સ્થિરાંક અને m દ્રાવણની મોલાલિટી છે.

વાન્ટ હૉફ ગુણાંક શું છે? દ્રાવ્યનું એક સૂત્રએકમ ઓગળે ત્યારે ઉત્પન્ન થતા કણોની સંખ્યા. ખાંડ જેવા અણુરૂપ દ્રાવ્ય માટે i = 1 હોય છે. આયનોમાં વિભાજિત થતા મીઠાઓ માટે મૂલ્ય વધુ હોય છે: NaCl માટે i = 2 અને CaCl₂ માટે i = 3.

મીઠું ખાંડ કરતાં પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ વધુ કેમ વધારે છે? સમાન મોલાલિટીએ NaCl ખાંડની તુલનામાં બમણા દ્રાવેલા કણો ઉત્પન્ન કરે છે, કારણ કે તે બે આયનમાં વિભાજિત થાય છે. ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો કણોની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે, તેથી મીઠાની અસર લગભગ બમણી હોય છે.

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો વપરાયેલા દ્રાવ્ય પદાર્થ પર આધાર રાખે છે? માત્ર તે ઉત્પન્ન કરતા કણોની સંખ્યા દ્વારા. સમાન મોલાલિટી ધરાવતા બે જુદા બિન-ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ ઉત્કલનબિંદુમાં સમાન વધારો કરે છે.

ઉત્કલનબિંદુમાં વધારો ઋણ હોઈ શકે છે? ના, અસ્થિર ન હોય તેવા દ્રાવ્ય પદાર્થ માટે ઉત્કલનબિંદુ હંમેશાં વધે છે, ઘટતું નથી. પોતે અસ્થિર હોય તેવો દ્રાવ્ય પદાર્થ જુદી રીતે વર્તે છે અને આ સૂત્રમાં આવરી લેવાતો નથી.