Forráspontemelkedés Kalkulátor | Ingyenes Online Eszköz

Forráspont-emelkedés kalkulátor

A forráspont-emelkedés kalkulátor megadja, mennyivel magasabb hőmérsékleten forr egy oldat, mint az azt alkotó tiszta oldószer. Az oldott anyag molalitását, az oldószer ebullioszkópos állandóját és azt használja, hogy az oldott anyag egy képletegysége hány részecskére esik szét az oldatban.

Mi a forráspont-emelkedés?

A forráspont-emelkedés az oldott anyag oldószerben való feloldásakor bekövetkező forráshőmérséklet-emelkedés. A tiszta víz normál légköri nyomáson 100 °C-on forr. A sót vagy cukrot tartalmazó víz valamivel magasabb hőmérsékleten forr.

A jelenség azért következik be, mert az oldott részecskék akadályozzák a gőzbe távozni próbáló oldószermolekulákat. A folyadék felforralásához több hőenergia szükséges, ezért emelkedik a forráspont.

A forráspont-emelkedés kolligatív tulajdonság. Ez azt jelenti, hogy az oldatban lévő oldott részecskék számától függ, nem pedig a részecskék anyagi minőségétől. A cukor egy molekulája és a só egy képletegysége csak azért emeli eltérő mértékben a forráspontot, mert a só oldódáskor több részecskére esik szét, nem pedig azért, mert a két anyag más, e szempontból jelentős módon különbözik kémiailag.

A forráspont-emelkedés kiszámítása

A képlet:

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

• A ΔTb a forráspont-emelkedés, °C-ban.
• Az i a van ’t Hoff-tényező: az oldott anyag egy egységének oldódásakor keletkező részecskék száma.
• A Kb az oldószer ebullioszkópos állandója, °C·kg/mol egységben.
• Az m az oldat molalitása: az oldott anyag móljainak száma az oldószer kilogrammjára vonatkoztatva, mol/kg egységben.

Az oldat új forráspontja az oldószer normál forráspontja és ez az emelkedés összege:

$T_b(\text{oldat}) = T_b(\text{tiszta oldószer}) + \Delta T_b$

A van ’t Hoff-tényező

Azoknak az oldott anyagoknak, amelyek az oldatban egész molekulákként maradnak meg, például a glükóznak vagy a szacharóznak, i = 1. A széteső ionos vegyületeknek, például a konyhasónak, nagyobb az i értékük, mert minden képletegység egynél több részecskévé válik:

• i = 1: nem elektrolitok, például glükóz és szacharóz, amelyek nem esnek szét.
• i = 2: NaCl és KCl, amelyek egyenként két ionra esnek szét, például Na⁺-ra és Cl⁻-ra.
• i = 3: CaCl₂ és Na₂SO₄, amelyek egyenként három ionra esnek szét.

Ezek ideális értékek, amelyek teljes disszociációt feltételeznek. A valós oldatok, különösen a tömények, ennél kissé kevésbé disszociálnak, ezért a mért emelkedés valamivel kisebb lehet, mint amit az ideális képlet előre jelez.

Gyakori oldószerek ebullioszkópos állandói

Minden oldószernek saját ebullioszkópos állandója és saját normál forráspontja van:

Megoldott példa

Példa 1: vízben oldott cukor

A cukor (szacharóz) nem esik ionokra a vízben, ezért i = 1.

• Oldószer: víz, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normál forráspont: 100 °C
• Molalitás: 1,5 mol/kg
• Van ’t Hoff-tényező: i = 1

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

Az oldat forráspontja 100 + 0,768 = 100,768 °C.

2. példa: konyhasó vízben oldva

A konyhasó (NaCl) egy nátriumionra és egy kloridionra esik szét, ezért i = 2.

• Oldószer: víz, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normál forráspont: 100 °C
• Molalitás: 1,5 mol/kg
• Van ’t Hoff-tényező: i = 2

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

Az oldat forráspontja 100 + 1,536 = 101,536 °C. Ugyanezen a molalitáson a só pontosan kétszer akkora mértékben emeli a forráspontot, mint egy nem elektrolit, mert minden oldott egység két részecskét hoz létre egy helyett.

A kalkulátor használata

1. Adja meg az oldat molalitását mol/kg egységben.
2. Adja meg az oldószer ebullioszkópos állandóját, vagy válasszon egy gyakori oldószert a listából a mező automatikus kitöltéséhez.
3. Adja meg a van ’t Hoff-tényezőt: 1 molekuláris oldott anyag esetén, 2 NaCl-hoz hasonló só esetén, 3 CaCl₂-hoz hasonló só esetén.
4. Adja meg a tiszta oldószer normál forráspontját °C-ban. A listából választott oldószer ezt is kitölti, így víz esetén 100 °C, benzol esetén pedig 80,1 °C jelenik meg.
5. Olvassa le a forráspont-emelkedést és az oldat eredő forráspontját.

Az ebullioszkópos állandó vagy a forráspont kézi módosítása törli a listában megjelenő oldószert, így egy megnevezett oldószerhez soha nem társul egy másik oldószer értéke. Ha a forráspontot üresen hagyja, az emelkedés akkor is kiszámítható, de nélküle az oldat forráspontja nem határozható meg.

Ha a molalitás nulla, az emelkedés nulla, és az oldat az oldószer normál forráspontján forr. A molalitás, az ebullioszkópos állandó és a részecskeszám esetében negatív értékek nem fogadhatók el, mivel egyik sem lehet negatív.

Miért fontos a forráspont-emelkedés?

• Főzés. A sós víz valamivel magasabb hőmérsékleten forr, mint a tiszta víz, bár a változás önmagában túl kicsi ahhoz, hogy érzékelhetően befolyásolja a főzés sebességét.
• Desztilláció és vegyipari mérnöki tudomány. Annak ismerete, hogy az oldott anyagok miként módosítják a forráspontot, segít a szétválasztási eljárások megtervezésében.
• Molekulatömeg meghatározása. Egy ismert tömegű oldott anyagot tartalmazó oldat forráspont-emelkedésének mérése felhasználható az oldott anyag moláris tömegének becslésére; ezt a módszert ebullioszkópiának nevezik.
• Fagyálló és hűtőrendszerek. Ugyanaz a kolligatív elv, amely emeli a forráspontot, a fagyáspontot is csökkenti. Ezért a hűtőfolyadék-keverékek oldott anyagokat tartalmaznak a folyadék hőmérséklet-tartományának szélesítésére.

Kapcsolódó kolligatív tulajdonságok

A forráspont-emelkedés egyike a több kolligatív tulajdonságnak:

• Fagyáspontcsökkenés: ΔTf = i × Kf × m, ahol Kf a krioszkópos állandó. Ezért szórnak sót a jeges utakra.
• Gőznyomáscsökkenés, amelyet a Raoult-törvény ír le.
• Ozmózisnyomás, amely a víz biológiai sejtek membránjain keresztüli mozgását hajtja.

Gyakran ismételt kérdések

Mi a forráspont-emelkedés? A folyadék forráshőmérsékletének emelkedése, amely akkor következik be, amikor egy oldott anyagot oldanak benne. Kolligatív tulajdonság, ezért az oldott részecskék számától függ, nem pedig attól, hogy miből állnak.

Mi a forráspont-emelkedés képlete? ΔTb = i × Kb × m, ahol i a van ’t Hoff-tényező, Kb az oldószer ebullioszkópos állandója, m pedig az oldat molalitása.

Mi a van ’t Hoff-tényező? Az oldott anyag egy képletegységének oldódásakor keletkező részecskék száma. A cukorhoz hasonló molekuláris oldott anyagok esetén i = 1. Az ionokra eső sók értéke nagyobb: NaCl esetén i = 2, CaCl₂ esetén pedig i = 3.

Miért emeli a só jobban a víz forráspontját, mint a cukor? Azonos molalitáson a NaCl kétszer annyi oldott részecskét hoz létre, mint a cukor, mert két ionra esik szét. Mivel a forráspont-emelkedés a részecskék számától függ, a só hatása körülbelül kétszer akkora.

Függ a forráspont-emelkedés attól, hogy melyik oldott anyagot használják? Csak az általa létrehozott részecskék számán keresztül. Két különböző, azonos molalitású nem elektrolit ugyanakkora mértékben emeli a forráspontot.

Lehet negatív a forráspont-emelkedés? Nem, nem illékony oldott anyag esetén a forráspont mindig emelkedik, és soha nem csökken. A maga is illékony oldott anyag másképpen viselkedik, és erre nem vonatkozik ez a képlet.