क्वथनांक वृद्धि कैलकुलेटर | मुफ्त ऑनलाइन टूल

क्वथनांक वृद्धि कैलकुलेटर

क्वथनांक वृद्धि कैलकुलेटर यह पता लगाता है कि कोई विलयन अपने शुद्ध विलायक की तुलना में कितना अधिक तापमान पर उबलता है। इसमें विलेय की मोललता, विलायक का एबुलिओस्कोपिक स्थिरांक और विलयन में विलेय की प्रत्येक इकाई से बनने वाले कणों की संख्या का उपयोग होता है।

क्वथनांक वृद्धि क्या है?

क्वथनांक वृद्धि वह बढ़ोतरी है जो किसी विलेय को विलायक में घोलने पर उसके क्वथन तापमान में होती है। सामान्य वायुमंडलीय दाब पर शुद्ध पानी 100 °से॰ पर उबलता है। नमक या चीनी घुला हुआ पानी थोड़े अधिक तापमान पर उबलता है।

यह प्रभाव इसलिए होता है क्योंकि घुले हुए कण वाष्प में जाने की कोशिश कर रहे विलायक के अणुओं के रास्ते में बाधा डालते हैं। द्रव को उबालने के लिए अधिक ऊष्मीय ऊर्जा चाहिए, इसलिए क्वथनांक बढ़ जाता है।

क्वथनांक वृद्धि एक संख्यात्मक गुणधर्म है। इसका अर्थ है कि यह इस बात पर निर्भर करती है कि विलयन में विलेय के कितने कण हैं, न कि वे कण किस पदार्थ के हैं। चीनी का एक अणु और नमक का एक अणु क्वथनांक को अलग-अलग मात्रा में केवल इसलिए बढ़ाते हैं क्योंकि नमक घुलने पर अधिक कणों में टूट जाता है, न कि इसलिए कि दोनों पदार्थ किसी अन्य प्रासंगिक रासायनिक तरीके से अलग हैं।

क्वथनांक वृद्धि की गणना कैसे करें

सूत्र है:

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

• ΔTb क्वथनांक वृद्धि है, जिसका मात्रक °C है।
• i वान्ट हॉफ गुणक है, अर्थात विलेय की एक इकाई के घुलने पर बनने वाले कणों की संख्या।
• Kb विलायक का एबुलिओस्कोपिक स्थिरांक है, जिसका मात्रक °C·kg/mol है।
• m विलयन की मोललता है: प्रति किलोग्राम विलायक में विलेय के मोल, जिसका मात्रक mol/kg है।

विलयन का नया क्वथनांक विलायक के सामान्य क्वथनांक और इस वृद्धि का योग होता है:

$T_b(\text{विलयन}) = T_b(\text{शुद्ध विलायक}) + \Delta T_b$

वान्ट हॉफ गुणक

जो विलेय विलयन में पूर्ण अणुओं के रूप में रहता है, जैसे ग्लूकोज़ या सुक्रोज़, उसके लिए i = 1 होता है। जो आयनिक यौगिक अलग-अलग आयनों में टूटता है, जैसे साधारण नमक, उसका i अधिक होता है क्योंकि प्रत्येक सूत्रक एक से अधिक कणों में बदल जाता है:

• i = 1: ग्लूकोज़ और सुक्रोज़ जैसे अनवद्युत अपघट्य, जो अलग-अलग कणों में नहीं टूटते।
• i = 2: NaCl और KCl, जिनमें से प्रत्येक दो आयनों में टूटता है, जैसे Na⁺ और Cl⁻।
• i = 3: CaCl₂ और Na₂SO₄, जिनमें से प्रत्येक तीन आयनों में टूटता है।

ये आदर्श मान हैं और पूर्ण वियोजन मानते हैं। वास्तविक विलयन, विशेषकर सान्द्र विलयन, इससे थोड़ा कम वियोजित होते हैं, इसलिए मापी गई वृद्धि आदर्श सूत्र से अनुमानित वृद्धि से थोड़ी कम हो सकती है।

सामान्य विलायकों के एबुलिओस्कोपिक स्थिरांक

प्रत्येक विलायक का अपना एबुलिओस्कोपिक स्थिरांक और अपना सामान्य क्वथनांक होता है:

हल किया गया उदाहरण

उदाहरण 1: पानी में घुली चीनी

चीनी (सुक्रोज़) पानी में आयनों में नहीं टूटती, इसलिए i = 1 होता है।

• विलायक: पानी, $K_b$ = 0.512 °से॰·kg/mol, सामान्य क्वथनांक 100 °से॰
• मोललता: 1.5 mol/kg
• वान्ट हॉफ गुणक: i = 1

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

विलयन 100 + 0.768 = 100.768 °से॰ पर उबलता है।

उदाहरण 2: पानी में घुला साधारण नमक

साधारण नमक (NaCl) सोडियम आयन और क्लोराइड आयन में टूटता है, इसलिए i = 2 होता है।

• विलायक: पानी, $K_b$ = 0.512 °से॰·kg/mol, सामान्य क्वथनांक 100 °से॰
• मोललता: 1.5 mol/kg
• वान्ट हॉफ गुणक: i = 2

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

विलयन 100 + 1.536 = 101.536 °से॰ पर उबलता है। इसी मोललता पर नमक क्वथनांक को अनवद्युत अपघट्य की तुलना में ठीक दोगुना बढ़ाता है, क्योंकि घुली हुई प्रत्येक इकाई एक के बजाय दो कण बनाती है।

कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें

1. विलयन की मोललता mol/kg में दर्ज करें।
2. विलायक का एबुलिओस्कोपिक स्थिरांक दर्ज करें या सूची में से कोई सामान्य विलायक चुनें, ताकि यह अपने-आप भर जाए।
3. वान्ट हॉफ गुणक दर्ज करें: आणविक विलेय के लिए 1, NaCl जैसे नमक के लिए 2, और CaCl₂ जैसे नमक के लिए 3।
4. शुद्ध विलायक का सामान्य क्वथनांक °C में दर्ज करें। सूची में से विलायक चुनने पर यह भी भर जाता है, इसलिए पानी 100 °से॰ और बेंजीन 80.1 °से॰ देता है।
5. क्वथनांक वृद्धि और विलयन का परिणामी क्वथनांक पढ़ें।

एबुलिओस्कोपिक स्थिरांक या क्वथनांक को हाथ से संपादित करने पर सूची में दिखाया गया विलायक हट जाता है, ताकि किसी नामित विलायक के साथ कभी दूसरे विलायक के मान न जुड़ें। क्वथनांक खाली छोड़ने पर भी वृद्धि मिलती है, लेकिन उसके बिना विलयन का क्वथनांक निर्धारित नहीं किया जा सकता।

यदि मोललता शून्य है, तो वृद्धि शून्य होगी और विलयन विलायक के सामान्य क्वथनांक पर उबलेगा। मोललता, एबुलिओस्कोपिक स्थिरांक या कणों की संख्या के लिए ऋणात्मक मान स्वीकार नहीं किए जाते, क्योंकि इनमें से कोई भी ऋणात्मक नहीं हो सकता।

क्वथनांक वृद्धि क्यों महत्वपूर्ण है

• खाना पकाना। नमक मिला पानी सादे पानी की तुलना में थोड़े अधिक तापमान पर उबलता है, हालांकि यह बदलाव इतना कम होता है कि अकेले खाना पकाने की गति पर ध्यान देने योग्य प्रभाव नहीं पड़ता।
• आसवन और रासायनिक अभियांत्रिकी। यह जानना कि विलेय क्वथनांकों को कैसे बदलते हैं, पृथक्करण प्रक्रियाओं की रूपरेखा बनाने में सहायक होता है।
• आणविक द्रव्यमान निर्धारण। ज्ञात द्रव्यमान वाले विलेय के विलयन की क्वथनांक वृद्धि मापकर विलेय के मोलर द्रव्यमान का अनुमान लगाया जा सकता है। इस विधि को एबुलिओस्कोपी कहते हैं।
• एंटीफ्रीज़ और शीतलक प्रणालियाँ। जो संख्यात्मक सिद्धांत क्वथनांक बढ़ाता है, वही हिमांक घटाता भी है। इसी कारण शीतलक मिश्रणों में घुले हुए विलेय का उपयोग द्रव की तरल अवस्था की सीमा बढ़ाने के लिए किया जाता है।

संबंधित संख्यात्मक गुणधर्म

क्वथनांक वृद्धि कई संख्यात्मक गुणधर्मों में से एक है:

• हिमांक अवनमन: ΔTf = i × Kf × m, जहाँ Kf क्रायोस्कोपिक स्थिरांक है। इसी कारण बर्फीली सड़कों पर नमक फैलाया जाता है।
• वाष्प दाब में कमी, जिसका वर्णन राउल्ट के नियम से किया जाता है।
• परासरण दाब, जो जैविक कोशिकाओं में झिल्लियों के आर-पार पानी की गति कराता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्वथनांक वृद्धि क्या है? यह किसी द्रव में विलेय घोलने पर उसके क्वथन तापमान में होने वाली बढ़ोतरी है। यह एक संख्यात्मक गुणधर्म है, इसलिए यह इस बात पर निर्भर करती है कि घुले हुए कण कितने हैं, न कि वे किस पदार्थ से बने हैं।

क्वथनांक वृद्धि का सूत्र क्या है? ΔTb = i × Kb × m, जहाँ i वान्ट हॉफ गुणक, Kb विलायक का एबुलिओस्कोपिक स्थिरांक और m विलयन की मोललता है।

वान्ट हॉफ गुणक क्या है? यह विलेय की एक सूत्रक इकाई के घुलने पर बनने वाले कणों की संख्या है। चीनी जैसे आणविक विलेय के लिए i = 1 होता है। आयनों में टूटने वाले नमक के मान अधिक होते हैं: NaCl के लिए i = 2 और CaCl₂ के लिए i = 3।

नमक चीनी की तुलना में पानी का क्वथनांक अधिक क्यों बढ़ाता है? समान मोललता पर NaCl चीनी की तुलना में दोगुने घुले हुए कण बनाता है, क्योंकि यह दो आयनों में टूटता है। चूँकि क्वथनांक वृद्धि कणों की संख्या पर निर्भर करती है, नमक का प्रभाव लगभग दोगुना होता है।

क्या क्वथनांक वृद्धि प्रयुक्त विलेय पर निर्भर करती है? केवल उससे बनने वाले कणों की संख्या के माध्यम से। समान मोललता पर दो अलग-अलग अनवद्युत अपघट्य क्वथनांक को समान मात्रा में बढ़ाते हैं।

क्या क्वथनांक वृद्धि ऋणात्मक हो सकती है? नहीं, किसी अवाष्पशील विलेय के लिए क्वथनांक हमेशा बढ़ता है, कभी घटता नहीं। जो विलेय स्वयं वाष्पशील हो, वह अलग तरह से व्यवहार करता है और इस सूत्र में शामिल नहीं है।