मोलालिटी आणि उकळण्याच्या स्थिरांकाच्या मूल्यांचा वापर करून, एक सॉल्यूट कसे सॉल्व्हेंटच्या उकळण्याच्या तापमानात वाढ करतो हे गणना करा. रसायनशास्त्र, रासायनिक अभियांत्रिकी आणि खाद्य विज्ञानासाठी आवश्यक.
उपकरणाच्या मोलालिटी आणि सॉल्व्हेंटच्या उकळण्याच्या स्थिरांकावर आधारित समाधानाच्या उकळण्याच्या बिंदूची वाढ गणना करा.
सॉल्व्हेंटमध्ये किलोग्रॅप्रमाणे सॉल्यूटची मोल्सची एकाग्रता.
सॉल्व्हेंटची एक विशेषता जी मोलालिटीला उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीशी संबंधित करते.
त्याच्या उकळण्याच्या स्थिरांकाला स्वयंचलितपणे सेट करण्यासाठी एक सामान्य सॉल्व्हेंट निवडा.
ΔTb = 0.5120 × 1.0000
ΔTb = 0.0000 °C
उकळण्याच्या बिंदूची वाढ ही एक सहसंबंधित गुणधर्म आहे जी जेव्हा एक नॉन-वोलाटाइल सॉल्यूट शुद्ध सॉल्व्हेंटमध्ये जोडली जाते तेव्हा होते. सॉल्यूटच्या उपस्थितीमुळे समाधानाचा उकळण्याचा बिंदू शुद्ध सॉल्व्हेंटच्या तुलनेत जास्त असतो.
सूत्र ΔTb = Kb × m समाधानाच्या मोलालिटी (m) आणि सॉल्व्हेंटच्या उकळण्याच्या स्थिरांक (Kb) शी उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीला (ΔTb) संबंधित करते.
सामान्य उकळण्याचे स्थिरांक: पाणी (0.512 °C·किग्रॅ/मोल), इथेनॉल (1.22 °C·किग्रॅ/मोल), बेंझीन (2.53 °C·किग्रॅ/मोल), ऍसिटिक आम्ल (3.07 °C·किग्रॅ/मोल).
उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ हा एक मूलभूत सहसंबंधित गुणधर्म आहे जो एक नॉन-व्हॉलाटाइल सॉल्यूट शुद्ध सॉल्व्हेंटमध्ये जोडल्यावर होतो. उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचा कॅल्क्युलेटर हा एक उपाय आहे जो एक मिश्रणाच्या उकळण्याच्या बिंदूमध्ये शुद्ध सॉल्व्हेंटच्या तुलनेत किती वाढ होते हे ठरवण्यास मदत करतो. हा घटना विविध क्षेत्रांमध्ये महत्त्वाची आहे जसे की रसायनशास्त्र, रासायनिक अभियांत्रिकी, खाद्य विज्ञान, आणि औषधनिर्माण.
जेव्हा तुम्ही सॉल्व्हेंट (जसे की पाणी) मध्ये सॉल्यूट (जसे की मीठ किंवा साखर) जोडता, तेव्हा परिणामी मिश्रणाचा उकळण्याचा बिंदू शुद्ध सॉल्व्हेंटच्या तुलनेत उच्च होतो. हे घडते कारण विरघळलेले सॉल्यूट कण सॉल्व्हेंटच्या वाष्प अवस्थेत पळून जाण्यात अडथळा आणतात, त्यामुळे उकळण्यासाठी अधिक थर्मल ऊर्जा (उच्च तापमान) आवश्यक असते.
आमचा कॅल्क्युलेटर उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीसाठी मानक सूत्र लागू करतो (ΔTb = Kb × m), ज्यामुळे या महत्त्वाच्या गुणधर्माची गणना जटिल मॅन्युअल गणनांशिवाय करणे सोपे होते. तुम्ही सहसंबंधित गुणधर्मांचा अभ्यास करणारे विद्यार्थी असाल, सोल्यूशन्सवर काम करणारे संशोधक, किंवा आसवन प्रक्रियांचे डिझाइन करणारे अभियंता असाल, हा साधन उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचा जलद आणि अचूक उपाय प्रदान करते.
उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ (ΔTb) साध्या पण शक्तिशाली सूत्राचा वापर करून गणना केली जाते:
जिथे:
हे सूत्र कार्य करते कारण उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ सॉल्यूट कणांच्या सांद्रतेवर थेट अवलंबून असतो. इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक (Kb) मोलॅलिटीला वास्तविक तापमान वाढीशी संबंधित करणारा गुणांक म्हणून कार्य करते.
विभिन्न सॉल्व्हेंट्सचे वेगवेगळे इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक आहेत, जे त्यांच्या अनन्य आण्विक गुणधर्मांचे प्रतिबिंबित करतात:
सॉल्व्हेंट | इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक (Kb) | सामान्य उकळण्याचा बिंदू |
---|---|---|
पाणी | 0.512 °C·kg/mol | 100.0 °C |
इथेनॉल | 1.22 °C·kg/mol | 78.37 °C |
बेंझीन | 2.53 °C·kg/mol | 80.1 °C |
अॅसिटिक आम्ल | 3.07 °C·kg/mol | 118.1 °C |
सायक्लोहेक्सेन | 2.79 °C·kg/mol | 80.7 °C |
क्लोरोफॉर्म | 3.63 °C·kg/mol | 61.2 °C |
उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचा सूत्र थर्मोडायनॅमिक तत्त्वांवरून व्युत्पन्न केले जाते. उकळण्याच्या बिंद्यावर, द्रव अवस्थेत सॉल्व्हेंटचा रासायनिक संभाव्यता वाष्प अवस्थेत समान असतो. जेव्हा सॉल्यूट जोडले जाते, तेव्हा ते द्रव अवस्थेत सॉल्व्हेंटच्या रासायनिक संभाव्यतेला कमी करते, ज्यामुळे संभाव्यतांना समान करण्यासाठी उच्च तापमान आवश्यक असते.
अत्यंत कमी सॉल्यूशन्ससाठी, हा संबंध असे व्यक्त केला जाऊ शकतो:
जिथे:
हा टर्म इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक (Kb) मध्ये संकुचित केला जातो, ज्यामुळे आपल्याला साधे सूत्र मिळते.
आमचा कॅल्क्युलेटर एक मिश्रणाच्या उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचा ठरवणे सोपे करते. खालील चरणांचे पालन करा:
तुमच्या मिश्रणाची मोलॅलिटी (m) mol/kg मध्ये प्रविष्ट करा
तुमच्या सॉल्व्हेंटचा इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक (Kb) °C·kg/mol मध्ये प्रविष्ट करा
परिणाम पहा
आवश्यक असल्यास परिणाम कॉपी करा तुमच्या नोंदी किंवा गणनांसाठी
कॅल्क्युलेटर उकळण्याच्या बिंद्याच्या वाढीचे दृश्य प्रतिनिधित्व देखील प्रदान करते, जे शुद्ध सॉल्व्हेंटच्या उकळण्याच्या बिंद्याशी आणि मिश्रणाच्या उकळण्याच्या बिंद्यातील फरक दर्शवते.
चला एक उदाहरण पाहूया:
सूत्र वापरून ΔTb = Kb × m: ΔTb = 0.512 °C·kg/mol × 1.5 mol/kg = 0.768 °C
त्यामुळे, या सॉल्ट सोल्यूशनचा उकळण्याचा बिंदू 100.768 °C असेल (शुद्ध पाण्यासाठी 100 °C च्या तुलनेत).
कॅल्क्युलेटर अनेक विशेष प्रकरणे हाताळतो:
उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ महत्त्वाचा आहे:
हा तत्त्व लागू आहे:
उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ महत्त्वाचा आहे:
अनुप्रयोग समाविष्ट आहेत:
उच्च उंचीवर, कमी वायुमंडलीय दाबामुळे पाणी कमी तापमानावर उकळते. भरपाई करण्यासाठी:
उदाहरणार्थ, 5,000 फूट उंचीवर, पाणी सुमारे 95°C वर उकळते. 1 mol/kg साखर जोडल्यास हे सुमारे 95.5°C वर वाढेल, जे थोडेसे स्वयंपाकाच्या कार्यक्षमतेत सुधारते.
उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ हा सहसंबंधित गुणधर्मांपैकी एक आहे जो सॉल्यूट कणांच्या सांद्रतेवर अवलंबून असतो, त्यांच्या ओळखीवर नाही. इतर संबंधित गुणधर्मांमध्ये समाविष्ट आहेत:
फ्रीझिंग पॉइंट डिप्रेशन: सॉल्व्हेंटमध्ये सॉल्यूट्स जोडल्यावर फ्रीझिंग पॉइंटमध्ये घट
वाष्प दाब कमी करणे: विरघळलेल्या सॉल्यूट्समुळे सॉल्व्हेंटच्या वाष्प दाबात कमी करणे
ओस्मोटिक दाब: सेमीपर्मेबल मेम्ब्रेनच्या पार्श्वभूमीवर सॉल्व्हेंटच्या प्रवाहाला थांबवण्यासाठी आवश्यक दाब
या प्रत्येक गुणधर्माने सोल्यूशनच्या वर्तनाबद्दल वेगवेगळे अंतर्दृष्टी प्रदान केले आहेत आणि विशिष्ट अनुप्रयोगानुसार अधिक योग्य असू शकतात.
उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचा अनुभव शतकानुशतके घेतला गेला आहे, तरी त्याचे वैज्ञानिक समज अधिक अलीकडे विकसित झाले:
उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचा प्रणालीबद्ध अभ्यास 19 व्या शतकात सुरू झाला:
20 व्या आणि 21 व्या शतकात, उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचा समज अनेक तंत्रज्ञानांमध्ये लागू केला गेला:
सांद्रता आणि उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीमधील गणितीय संबंध स्थिर राहिला आहे, तरी आण्विक यांत्रिकांच्या समजामध्ये भौतिक रसायनशास्त्र आणि थर्मोडायनॅमिक्समधील प्रगतीसह गडद झाला आहे.
1' उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीची गणना करण्यासाठी एक्सेल सूत्र
2=B2*C2
3' जिथे B2 मध्ये इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक (Kb) आहे
4' आणि C2 मध्ये मोलॅलिटी (m) आहे
5
6' नवीन उकळण्याच्या बिंद्याची गणना करण्यासाठी:
7=D2+E2
8' जिथे D2 मध्ये शुद्ध सॉल्व्हेंटचा सामान्य उकळण्याचा बिंदू आहे
9' आणि E2 मध्ये गणित केलेला उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ आहे
10
1def calculate_boiling_point_elevation(molality, ebullioscopic_constant):
2 """
3 Calculate the boiling point elevation of a solution.
4
5 Parameters:
6 molality (float): Molality of the solution in mol/kg
7 ebullioscopic_constant (float): Ebullioscopic constant of the solvent in °C·kg/mol
8
9 Returns:
10 float: Boiling point elevation in °C
11 """
12 if molality < 0 or ebullioscopic_constant < 0:
13 raise ValueError("Molality and ebullioscopic constant must be non-negative")
14
15 delta_tb = ebullioscopic_constant * molality
16 return delta_tb
17
18def calculate_new_boiling_point(normal_boiling_point, molality, ebullioscopic_constant):
19 """
20 Calculate the new boiling point of a solution.
21
22 Parameters:
23 normal_boiling_point (float): Normal boiling point of the pure solvent in °C
24 molality (float): Molality of the solution in mol/kg
25 ebullioscopic_constant (float): Ebullioscopic constant of the solvent in °C·kg/mol
26
27 Returns:
28 float: New boiling point in °C
29 """
30 elevation = calculate_boiling_point_elevation(molality, ebullioscopic_constant)
31 return normal_boiling_point + elevation
32
33# उदाहरण वापर
34water_boiling_point = 100.0 # °C
35salt_molality = 1.0 # mol/kg
36water_kb = 0.512 # °C·kg/mol
37
38elevation = calculate_boiling_point_elevation(salt_molality, water_kb)
39new_boiling_point = calculate_new_boiling_point(water_boiling_point, salt_molality, water_kb)
40
41print(f"उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ: {elevation:.4f} °C")
42print(f"नवीन उकळण्याचा बिंदू: {new_boiling_point:.4f} °C")
43
1/**
2 * Calculate the boiling point elevation of a solution.
3 * @param {number} molality - Molality of the solution in mol/kg
4 * @param {number} ebullioscopicConstant - Ebullioscopic constant of the solvent in °C·kg/mol
5 * @returns {number} Boiling point elevation in °C
6 */
7function calculateBoilingPointElevation(molality, ebullioscopicConstant) {
8 if (molality < 0 || ebullioscopicConstant < 0) {
9 throw new Error("Molality and ebullioscopic constant must be non-negative");
10 }
11
12 return ebullioscopicConstant * molality;
13}
14
15/**
16 * Calculate the new boiling point of a solution.
17 * @param {number} normalBoilingPoint - Normal boiling point of the pure solvent in °C
18 * @param {number} molality - Molality of the solution in mol/kg
19 * @param {number} ebullioscopicConstant - Ebullioscopic constant of the solvent in °C·kg/mol
20 * @returns {number} New boiling point in °C
21 */
22function calculateNewBoilingPoint(normalBoilingPoint, molality, ebullioscopicConstant) {
23 const elevation = calculateBoilingPointElevation(molality, ebullioscopicConstant);
24 return normalBoilingPoint + elevation;
25}
26
27// उदाहरण वापर
28const waterBoilingPoint = 100.0; // °C
29const sugarMolality = 0.5; // mol/kg
30const waterKb = 0.512; // °C·kg/mol
31
32const elevation = calculateBoilingPointElevation(sugarMolality, waterKb);
33const newBoilingPoint = calculateNewBoilingPoint(waterBoilingPoint, sugarMolality, waterKb);
34
35console.log(`उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ: ${elevation.toFixed(4)} °C`);
36console.log(`नवीन उकळण्याचा बिंदू: ${newBoilingPoint.toFixed(4)} °C`);
37
1#' Calculate the boiling point elevation of a solution
2#'
3#' @param molality Molality of the solution in mol/kg
4#' @param ebullioscopic_constant Ebullioscopic constant of the solvent in °C·kg/mol
5#' @return Boiling point elevation in °C
6calculate_boiling_point_elevation <- function(molality, ebullioscopic_constant) {
7 if (molality < 0 || ebullioscopic_constant < 0) {
8 stop("Molality and ebullioscopic constant must be non-negative")
9 }
10
11 delta_tb <- ebullioscopic_constant * molality
12 return(delta_tb)
13}
14
15#' Calculate the new boiling point of a solution
16#'
17#' @param normal_boiling_point Normal boiling point of the pure solvent in °C
18#' @param molality Molality of the solution in mol/kg
19#' @param ebullioscopic_constant Ebullioscopic constant of the solvent in °C·kg/mol
20#' @return New boiling point in °C
21calculate_new_boiling_point <- function(normal_boiling_point, molality, ebullioscopic_constant) {
22 elevation <- calculate_boiling_point_elevation(molality, ebullioscopic_constant)
23 return(normal_boiling_point + elevation)
24}
25
26# उदाहरण वापर
27water_boiling_point <- 100.0 # °C
28salt_molality <- 1.0 # mol/kg
29water_kb <- 0.512 # °C·kg/mol
30
31elevation <- calculate_boiling_point_elevation(salt_molality, water_kb)
32new_boiling_point <- calculate_new_boiling_point(water_boiling_point, salt_molality, water_kb)
33
34cat(sprintf("उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ: %.4f °C\n", elevation))
35cat(sprintf("नवीन उकळण्याचा बिंदू: %.4f °C\n", new_boiling_point))
36
उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ म्हणजे एक नॉन-व्हॉलाटाइल सॉल्यूट एक शुद्ध सॉल्व्हेंटमध्ये विरघळल्यावर होणारी उकळण्याच्या तापमानातील वाढ. हे सॉल्यूट कणांच्या सांद्रतेवर थेट अवलंबून असते आणि हे एक सहसंबंधित गुणधर्म आहे, म्हणजे ते कणांच्या संख्येवर अवलंबून असते, त्यांच्या ओळखीवर नाही.
उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ (ΔTb) ΔTb = Kb × m या सूत्राचा वापर करून गणला जातो, जिथे Kb हा सॉल्व्हेंटचा इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक आहे आणि m हा सॉल्यूशनची मोलॅलिटी आहे (सॉल्व्हेंटच्या किलोमध्ये सॉल्यूटच्या मॉल्सची संख्या).
इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक (Kb) हा प्रत्येक सॉल्व्हेंटसाठी विशिष्ट गुणधर्म आहे जो सॉल्यूशनच्या मोलॅलिटीला उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीशी संबंधित करतो. हे 1 mol/kg मोलॅलिटी असलेल्या सॉल्यूशनच्या उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचे प्रतिनिधित्व करते. पाण्यासाठी, Kb 0.512 °C·kg/mol आहे.
पाण्यात मीठ जोडल्याने उकळण्याचा बिंदू वाढतो कारण विरघळलेल्या मीठ आयन्स पाण्याच्या आण्विक वाष्प अवस्थेत पळून जाण्यात अडथळा आणतात. त्यामुळे उकळण्यासाठी अधिक थर्मल ऊर्जा (उच्च तापमान) आवश्यक असते. म्हणूनच, साखरेच्या पाण्यात उकळण्याच्या बिंदूला थोडी वाढ होते.
आदर्श सॉल्यूशन्ससाठी, उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ फक्त सॉल्यूट कणांच्या संख्येवर अवलंबून असतो, त्यांच्या ओळखीवर नाही. तथापि, NaCl सारख्या आयनिक यौगिकांसाठी जे अनेक आयन्समध्ये विरघळतात, प्रभाव आयन्सच्या संख्येद्वारे गुणाकार केला जातो. हे अधिक तपशीलवार गणनांमध्ये वँट होफचा गुणांक वापरून विचारात घेतले जाते.
उच्च उंचीवर, कमी वायुमंडलीय दाबामुळे पाणी कमी तापमानावर उकळते. मीठ जोडल्याने उकळण्याच्या बिंद्याला थोडी वाढ होते, जे स्वयंपाकाच्या कार्यक्षमतेत थोडे सुधारते, तरीही प्रभाव लहान आहे. म्हणूनच उच्च उंचीवर स्वयंपाकाच्या वेळा वाढवणे आवश्यक आहे.
होय, ज्ञात सॉल्यूटच्या ठराविक वजनासह उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीचे मोजमाप करून सॉल्यूटचे मोलिक्यूलर वजन ठरवले जाऊ शकते. या तंत्राला इबुलिओस्कोपी म्हणतात, जी ऐतिहासिकदृष्ट्या मोलिक्यूलर वजन ठरवण्यासाठी महत्त्वाची होती.
दोन्ही सहसंबंधित गुणधर्म आहेत जे सॉल्यूटच्या सांद्रतेवर अवलंबून असतात. उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ म्हणजे सॉल्यूट्स जोडल्यावर उकळण्याच्या तापमानात वाढ, तर फ्रीझिंग पॉइंट डिप्रेशन म्हणजे सॉल्यूट्स जोडल्यावर फ्रीझिंग तापमानात घट. त्यांना समान सूत्रे आहेत, परंतु भिन्न स्थिरांक (उकळण्याच्या बिंद्यासाठी Kb आणि फ्रीझिंग पॉइंटसाठी Kf) आहेत.
सूत्र ΔTb = Kb × m अत्यंत कमी सॉल्यूशन्ससाठी सर्वात अचूक आहे जिथे सॉल्यूट-सॉल्यूट संवाद कमी असतो. उच्च सांद्रता असलेल्या सॉल्यूशन्ससाठी किंवा मजबूत सॉल्यूट-सॉल्व्हेंट संवाद असलेल्या सॉल्यूशन्ससाठी, आदर्श वर्तनात विचलन होते आणि अधिक जटिल मॉडेल आवश्यक असू शकतात.
नाही, उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ नॉन-व्हॉलाटाइल सॉल्यूट्ससाठी नकारात्मक असू शकत नाही. नॉन-व्हॉलाटाइल सॉल्यूट जोडल्याने सॉल्व्हेंटच्या उकळण्याच्या बिंद्यात नेहमीच वाढ होते. तथापि, जर सॉल्यूट व्हॉलाटाइल असेल (त्याचा स्वतःचा महत्त्वाचा वाष्प दाब असेल), तर वर्तन अधिक जटिल होते आणि साध्या उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीच्या सूत्राचे पालन करत नाही.
अटकिन्स, पी. डब्ल्यू., & डी पाउला, जे. (2014). अटकिन्स' फिजिकल केमिस्ट्री (10वा आवृत्ती). ऑक्सफोर्ड युनिव्हर्सिटी प्रेस.
चांग, आर., & गोल्ड्स्बी, के. ए. (2015). रसायनशास्त्र (12वा आवृत्ती). मॅकग्रा-हिल एज्युकेशन.
पेट्रुcci, आर. एच., हेरिंग, एफ. जी., मॅडुरा, जे. डी., & बिसोननेट, सी. (2016). जनरल केमिस्ट्री: प्रिन्सिपल्स अँड मॉडर्न अॅप्लिकेशन्स (11वा आवृत्ती). पिअर्सन.
लेविन, आय. एन. (2008). फिजिकल केमिस्ट्री (6वा आवृत्ती). मॅकग्रा-हिल एज्युकेशन.
ब्राउन, टी. एल., लेमे, एच. ई., बर्स्टन, बी. ई., मर्फी, सी. जे., वुडवर्ड, पी. एम., & स्टोल्ट्झफस, एम. डब्ल्यू. (2017). केमिस्ट्री: द सेंट्रल सायन्स (14वा आवृत्ती). पिअर्सन.
सिल्बरबर्ग, एम. एस., & अमातिस, पी. (2014). केमिस्ट्री: द मॉलिक्युलर नेचर ऑफ मॅटर अँड चेंज (7वा आवृत्ती). मॅकग्रा-हिल एज्युकेशन.
"उकळण्याच्या बिंदूचा वाढ." विकिपीडिया, विकिमीडिया फाउंडेशन, https://en.wikipedia.org/wiki/Boiling-point_elevation. 2 ऑगस्ट 2024 रोजी प्रवेश केला.
"सहसंबंधित गुणधर्म." विकिपीडिया, विकिमीडिया फाउंडेशन, https://en.wikipedia.org/wiki/Colligative_properties. 2 ऑगस्ट 2024 रोजी प्रवेश केला.
आमच्या उकळण्याच्या बिंदूच्या वाढीच्या कॅल्क्युलेटरचा आजच वापर करा जेणेकरून तुम्ही विरघळलेल्या सॉल्यूट्स कसे मिश्रणाच्या उकळण्याच्या बिंद्यावर परिणाम करतात हे जलद आणि अचूकपणे ठरवू शकता. शैक्षणिक उद्देश, प्रयोगशाळेतील काम, किंवा व्यावहारिक अनुप्रयोगांसाठी, हे साधन स्थापित वैज्ञानिक तत्त्वांवर आधारित तात्काळ परिणाम प्रदान करते.
आपल्या कामच्या प्रक्रियेसाठी उपयुक्त असणारे अधिक उपकरण शोधा.