Calcolatore dell'Innalzamento del Punto di Ebollizione | Strumento Online Gratuito

Calcolatore dell'innalzamento del punto di ebollizione

Un calcolatore dell'innalzamento del punto di ebollizione determina quanto più alta è la temperatura di ebollizione di una soluzione rispetto a quella del solvente puro da cui è composta. Utilizza la molalità della sostanza disciolta, la costante ebullioscopica del solvente e il numero di particelle in cui si scompone ogni unità di soluto nella soluzione.

Che cos'è l'innalzamento del punto di ebollizione?

L'innalzamento del punto di ebollizione è l'aumento della temperatura di ebollizione che si verifica quando un soluto viene disciolto in un solvente. L'acqua pura bolle a 100 °C alla normale pressione atmosferica. L'acqua con sale o zucchero disciolto bolle a una temperatura leggermente più alta.

L'effetto si verifica perché le particelle disciolte ostacolano le molecole del solvente che cercano di passare allo stato di vapore. Per far bollire il liquido è necessaria una quantità maggiore di energia termica, quindi il punto di ebollizione aumenta.

L'innalzamento del punto di ebollizione è una proprietà colligativa. Ciò significa che dipende dal numero di particelle di soluto presenti nella soluzione, non dalla loro natura. Una molecola di zucchero e una molecola di sale innalzano il punto di ebollizione in misura diversa solo perché il sale si scinde in un numero maggiore di particelle quando si dissolve, non perché le due sostanze siano chimicamente diverse in un altro modo rilevante.

Come calcolare l'innalzamento del punto di ebollizione

La formula è:

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

• ΔTb è l'innalzamento del punto di ebollizione, espresso in °C.
• i è il fattore di van 't Hoff, cioè il numero di particelle prodotte dalla dissoluzione di una unità di soluto.
• Kb è la costante ebullioscopica del solvente, espressa in °C·kg/mol.
• m è la molalità della soluzione: moli di soluto per chilogrammo di solvente, espressa in mol/kg.

Il nuovo punto di ebollizione della soluzione è il normale punto di ebollizione del solvente più questo innalzamento:

$T_b(\text{soluzione}) = T_b(\text{solvente puro}) + \Delta T_b$

Il fattore di van 't Hoff

Un soluto che rimane sotto forma di molecole intere nella soluzione, come il glucosio o il saccarosio, ha i = 1. Un composto ionico che si scinde, come il sale da cucina, ha un valore di i maggiore perché ogni unità formula diventa più di una particella:

• i = 1: non elettroliti, come glucosio e saccarosio, che non si scindono.
• i = 2: NaCl e KCl, ciascuno dei quali si scinde in due ioni, per esempio Na⁺ e Cl⁻.
• i = 3: CaCl₂ e Na₂SO₄, ciascuno dei quali si scinde in tre ioni.

Questi sono valori ideali che presuppongono una dissociazione completa. Le soluzioni reali, soprattutto quelle concentrate, si dissociano in misura leggermente minore; pertanto, l'innalzamento misurato può essere un po' inferiore a quello previsto dalla formula ideale.

Costanti ebullioscopiche dei solventi comuni

Ogni solvente ha una propria costante ebullioscopica e un proprio normale punto di ebollizione:

Esempio svolto

Esempio 1: zucchero disciolto in acqua

Lo zucchero (saccarosio) non si scinde in ioni nell'acqua, quindi i = 1.

• Solvente: acqua, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normale punto di ebollizione 100 °C
• Molalità: 1,5 mol/kg
• Fattore di van 't Hoff: i = 1

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

La soluzione bolle a 100 + 0,768 = 100,768 °C.

Esempio 2: sale da cucina disciolto in acqua

Il sale da cucina (NaCl) si scinde in uno ione sodio e uno ione cloruro, quindi i = 2.

• Solvente: acqua, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normale punto di ebollizione 100 °C
• Molalità: 1,5 mol/kg
• Fattore di van 't Hoff: i = 2

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

La soluzione bolle a 100 + 1,536 = 101,536 °C. Alla stessa molalità, il sale innalza il punto di ebollizione esattamente il doppio rispetto a un non elettrolita, perché ogni unità disciolta produce due particelle invece di una.

Come usare il calcolatore

1. Inserire la molalità della soluzione, in mol/kg.
2. Inserire la costante ebullioscopica del solvente oppure scegliere dall'elenco un solvente comune per compilare automaticamente il campo.
3. Inserire il fattore di van 't Hoff: 1 per un soluto molecolare, 2 per un sale come NaCl, 3 per un sale come CaCl₂.
4. Inserire il normale punto di ebollizione del solvente puro, in °C. Anche la scelta di un solvente dall'elenco compila automaticamente questo campo: per l'acqua viene indicato 100 °C e per il benzene 80,1 °C.
5. Leggere l'innalzamento del punto di ebollizione e il punto di ebollizione risultante della soluzione.

La modifica manuale della costante ebullioscopica o del punto di ebollizione cancella il solvente visualizzato nell'elenco, così un solvente denominato non viene mai associato ai valori di un altro solvente. Lasciando vuoto il punto di ebollizione si ottiene comunque l'innalzamento, ma non è possibile calcolare il punto di ebollizione della soluzione senza questo valore.

Se la molalità è zero, l'innalzamento è zero e la soluzione bolle alla normale temperatura di ebollizione del solvente. Non sono accettati valori negativi per la molalità, la costante ebullioscopica o il numero di particelle, poiché nessuno di questi valori può essere negativo.

Perché l'innalzamento del punto di ebollizione è importante

• Cucina. L'acqua salata bolle a una temperatura leggermente più alta dell'acqua naturale, anche se la variazione è troppo piccola per influire sensibilmente da sola sulla velocità di cottura.
• Distillazione e ingegneria chimica. Sapere in che modo i soluti modificano i punti di ebollizione aiuta a progettare i processi di separazione.
• Determinazione della massa molecolare. Misurare l'innalzamento del punto di ebollizione di una soluzione con una massa nota di soluto può essere usato per stimare la massa molare del soluto; il metodo è chiamato ebullioscopia.
• Antigelo e sistemi refrigeranti. Lo stesso principio colligativo che innalza i punti di ebollizione abbassa anche i punti di congelamento; per questo le miscele refrigeranti utilizzano soluti disciolti per ampliare l'intervallo di liquido del fluido.

Proprietà colligative correlate

L'innalzamento del punto di ebollizione è una delle diverse proprietà colligative:

• Abbassamento del punto di congelamento: ΔTf = i × Kf × m, dove Kf è la costante crioscopica. Per questo il sale viene sparso sulle strade ghiacciate.
• Abbassamento della tensione di vapore, descritto dalla legge di Raoult.
• Pressione osmotica, che determina il movimento dell'acqua attraverso le membrane delle cellule biologiche.

Domande frequenti

Che cos'è l'innalzamento del punto di ebollizione? È l'aumento della temperatura di ebollizione di un liquido che si verifica quando vi viene disciolto un soluto. È una proprietà colligativa, quindi dipende dal numero di particelle disciolte e non dalla loro composizione.

Qual è la formula dell'innalzamento del punto di ebollizione? ΔTb = i × Kb × m, dove i è il fattore di van 't Hoff, Kb è la costante ebullioscopica del solvente e m è la molalità della soluzione.

Che cos'è il fattore di van 't Hoff? È il numero di particelle prodotte dalla dissoluzione di una unità formula di soluto. I soluti molecolari come lo zucchero hanno i = 1. I sali che si scindono in ioni hanno valori maggiori: i = 2 per NaCl, i = 3 per CaCl₂.

Perché il sale innalza il punto di ebollizione dell'acqua più dello zucchero? Alla stessa molalità, NaCl produce il doppio delle particelle disciolte rispetto allo zucchero perché si scinde in due ioni. Poiché l'innalzamento del punto di ebollizione dipende dal numero di particelle, l'effetto del sale è circa doppio.

L'innalzamento del punto di ebollizione dipende dal soluto utilizzato? Solo in base al numero di particelle che produce. Due non elettroliti diversi alla stessa molalità innalzano il punto di ebollizione della stessa quantità.

L'innalzamento del punto di ebollizione può essere negativo? No, per un soluto non volatile il punto di ebollizione aumenta sempre e non diminuisce mai. Un soluto che sia esso stesso volatile si comporta diversamente e non è contemplato da questa formula.