Kalkulator Povišenja Vrelišta | Besplatni Online Alat

Kalkulator povišenja vrelišta

Kalkulator povišenja vrelišta određuje koliko viša temperatura vrelišta otopine može biti u odnosu na čisto otapalo od kojeg je dobivena. Koristi molalnost otopljene tvari, ebulioskopsku konstantu otapala i broj čestica na koje se svaka jedinica otopljene tvari razgrađuje u otopini.

Što je povišenje vrelišta?

Povišenje vrelišta porast je temperature vrelišta do kojeg dolazi kada se otopljena tvar otopi u otapalu. Čista voda vrije pri 100 °C pri normalnom atmosferskom tlaku. Voda u kojoj su otopljeni sol ili šećer vrije na nešto višoj temperaturi.

Do tog učinka dolazi zato što otopljene čestice ometaju molekule otapala koje pokušavaju prijeći u paru. Za vrenje tekućine potrebno je više toplinske energije pa se temperatura vrelišta povećava.

Povišenje vrelišta koligativno je svojstvo. To znači da ovisi o broju čestica otopljene tvari u otopini, a ne o tome koje su to čestice. Molekula šećera i molekula soli različito povećavaju temperaturu vrelišta samo zato što se sol pri otapanju razdvaja na veći broj čestica, a ne zato što se te dvije tvari razlikuju u nekom drugom kemijski relevantnom svojstvu.

Kako izračunati povišenje vrelišta

Formula glasi:

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

• ΔTb je povišenje vrelišta, izraženo u °C.
• i je van 't Hoffov faktor, odnosno broj čestica koje nastaju otapanjem jedne jedinice otopljene tvari.
• Kb je ebulioskopska konstanta otapala, izražena u °C·kg/mol.
• m je molalnost otopine: broj molova otopljene tvari po kilogramu otapala, izražen u mol/kg.

Novo vrelište otopine jednako je normalnom vrelištu otapala uvećanom za to povišenje:

$T_b(\text{otopina}) = T_b(\text{čisto otapalo}) + \Delta T_b$

Van 't Hoffov faktor

Otopljena tvar koja u otopini ostaje u obliku cijelih molekula, poput glukoze ili saharoze, ima i = 1. Ionski spoj koji se razdvaja, poput kuhinjske soli, ima veći i jer svaka formulna jedinka daje više od jedne čestice:

• i = 1: neelektroliti, poput glukoze i saharoze, koji se ne razdvajaju.
• i = 2: NaCl i KCl, od kojih se svaki razdvaja na dva iona, primjerice Na⁺ i Cl⁻.
• i = 3: CaCl₂ i Na₂SO₄, od kojih se svaki razdvaja na tri iona.

To su idealne vrijednosti koje pretpostavljaju potpunu disocijaciju. Stvarne otopine, osobito koncentrirane, disociraju nešto manje od toga pa izmjereno povišenje može biti malo niže nego što predviđa idealna formula.

Ebuliioskopske konstante uobičajenih otapala

Svako otapalo ima vlastitu ebuliioskopsku konstantu i vlastito normalno vrelište:

Primjer s rješenjem

Primjer 1: šećer otopljen u vodi

Šećer (saharoza) u vodi se ne razdvaja na ione pa je i = 1.

• Otapalo: voda, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normalno vrelište 100 °C
• Molalnost: 1,5 mol/kg
• Van 't Hoffov faktor: i = 1

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

Otopina vrije pri 100 + 0,768 = 100,768 °C.

Primjer 2: kuhinjska sol otopljena u vodi

Kuhinjska sol (NaCl) razdvaja se na natrijev i kloridni ion pa je i = 2.

• Otapalo: voda, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normalno vrelište 100 °C
• Molalnost: 1,5 mol/kg
• Van 't Hoffov faktor: i = 2

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

Otopina vrije pri 100 + 1,536 = 101,536 °C. Pri istoj molalnosti sol povećava temperaturu vrelišta točno dvostruko više nego neelektrolit jer svaka otopljena jedinica stvara dvije čestice umjesto jedne.

Kako upotrebljavati kalkulator

1. Unesite molalnost otopine u mol/kg.
2. Unesite ebuliioskopsku konstantu otapala ili odaberite uobičajeno otapalo s popisa kako bi se vrijednost automatski unijela.
3. Unesite van 't Hoffov faktor: 1 za molekularnu otopljenu tvar, 2 za sol poput NaCl-a, 3 za sol poput CaCl₂.
4. Unesite normalno vrelište čistog otapala u °C. Odabirom otapala s popisa i ta se vrijednost automatski unosi, pa za vodu iznosi 100 °C, a za benzen 80,1 °C.
5. Očitajte povišenje vrelišta i dobiveno vrelište otopine.

Ručna izmjena ebuliioskopske konstante ili vrelišta uklanja otapalo prikazano na popisu, tako da se imenovano otapalo nikad ne povezuje s vrijednostima drugog otapala. Ako se vrelište ostavi praznim, povišenje će se i dalje izračunati, ali se vrelište otopine bez njega ne može odrediti.

Ako je molalnost nula, povišenje je nula i otopina vrije pri normalnom vrelištu otapala. Negativne vrijednosti nisu dopuštene za molalnost, ebuli oskopsku konstantu ni broj čestica jer nijedna od tih veličina ne može biti negativna.

Zašto je povišenje vrelišta važno

• Kuhanje. Posoljena voda vrije na nešto višoj temperaturi od obične vode, iako je promjena premala da bi sama po sebi primjetno utjecala na brzinu kuhanja.
• Destilacija i kemijsko inženjerstvo. Poznavanje načina na koji otopljene tvari mijenjaju vrelišta pomaže pri projektiranju postupaka razdvajanja.
• Određivanje molekulske mase. Mjerenje povišenja vrelišta otopine s poznatom masom otopljene tvari može se koristiti za procjenu molarne mase otopljene tvari; ta se metoda naziva ebulioskopija.
• Sustavi antifriza i rashladnih sredstava. Isto koligativno načelo koje povisuje vrelišta snižava i ledišta, zbog čega se u rashladnim smjesama koriste otopljene tvari kako bi se proširio temperaturni raspon u kojem je tekućina.

Povezana koligativna svojstva

Povišenje vrelišta jedno je od nekoliko koligativnih svojstava:

• Sniženje ledišta: ΔTf = i × Kf × m, gdje je Kf krioskopska konstanta. Zato se sol posipa po zaleđenim cestama.
• Sniženje tlaka pare, opisano Raoultovim zakonom.
• Osmotski tlak, koji pokreće kretanje vode kroz membrane u biološkim stanicama.

Često postavljana pitanja

Što je povišenje vrelišta? To je porast temperature vrelišta tekućine do kojeg dolazi kada se u njoj otopi neka tvar. To je koligativno svojstvo pa ovisi o broju otopljenih čestica, a ne o njihovom sastavu.

Koja je formula za povišenje vrelišta? ΔTb = i × Kb × m, gdje je i van 't Hoffov faktor, Kb ebulioskopska konstanta otapala, a m molalnost otopine.

Što je van 't Hoffov faktor? To je broj čestica koje nastaju otapanjem jedne formulne jedinke otopljene tvari. Molekularne otopljene tvari poput šećera imaju i = 1. Soli koje se razdvajaju na ione imaju veće vrijednosti: i = 2 za NaCl, i = 3 za CaCl₂.

Zašto sol više povisuje vrelište vode nego šećer? Pri istoj molalnosti NaCl stvara dvostruko više otopljenih čestica nego šećer jer se razdvaja na dva iona. Budući da povišenje vrelišta ovisi o broju čestica, učinak soli približno je dvostruko veći.

Ovisi li povišenje vrelišta o tome koja se otopljena tvar koristi? Samo preko broja čestica koje ona stvara. Dva različita neelektrolita pri istoj molalnosti povećavaju vrelište za jednaku vrijednost.

Može li povišenje vrelišta biti negativno? Ne, za nehlapljivu otopljenu tvar vrelište se uvijek povećava, a nikad ne smanjuje. Otopljena tvar koja je i sama hlapljiva ponaša se drukčije i nije obuhvaćena ovom formulom.