Kalkulator Kenaikan Titik Didih | Alat Dalam Talian Percuma

Kalkulator Kenaikan Takat Didih

Kalkulator kenaikan takat didih menentukan berapa tinggi takat didih larutan berbanding pelarut tulen yang membentuknya. Kalkulator ini menggunakan molaliti bahan terlarut, pemalar ebullioskopik pelarut dan bilangan zarah yang terhasil apabila setiap unit zat terlarut terurai dalam larutan.

Apakah kenaikan takat didih?

Kenaikan takat didih ialah peningkatan suhu didih yang berlaku apabila zat terlarut dilarutkan dalam pelarut. Air tulen mendidih pada 100 °C pada tekanan atmosfera normal. Air yang mengandungi garam atau gula terlarut mendidih pada suhu yang sedikit lebih tinggi.

Kesan ini berlaku kerana zarah terlarut menghalang molekul pelarut yang cuba terlepas menjadi wap. Lebih banyak tenaga haba diperlukan untuk mendidihkan cecair, maka takat didih meningkat.

Kenaikan takat didih ialah sifat koligatif. Ini bermaksud sifat tersebut bergantung pada bilangan zarah zat terlarut dalam larutan, bukan pada jenis zarah itu. Satu molekul gula dan satu molekul garam menaikkan takat didih dengan cara yang berbeza hanya kerana garam terurai menjadi lebih banyak zarah apabila larut, bukannya kerana kedua-dua bahan itu berbeza secara kimia dalam aspek lain yang berkaitan.

Cara mengira kenaikan takat didih

Formulanya ialah:

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

• ΔTb ialah kenaikan takat didih, dalam °C.
• i ialah faktor van 't Hoff, iaitu bilangan zarah yang terhasil apabila satu unit zat terlarut larut.
• Kb ialah pemalar ebullioskopik pelarut, dalam °C·kg/mol.
• m ialah molaliti larutan: mol zat terlarut bagi setiap kilogram pelarut, dalam mol/kg.

Takat didih baharu larutan ialah takat didih normal pelarut ditambah kenaikan ini:

$T_b(\text{larutan}) = T_b(\text{pelarut tulen}) + \Delta T_b$

Faktor van 't Hoff

Zat terlarut yang kekal sebagai molekul penuh dalam larutan, seperti glukosa atau sukrosa, mempunyai i = 1. Sebatian ion yang terurai, seperti garam dapur, mempunyai i yang lebih tinggi kerana setiap unit formula menjadi lebih daripada satu zarah:

• i = 1: bukan elektrolit, seperti glukosa dan sukrosa, yang tidak terurai.
• i = 2: NaCl dan KCl, setiap satunya terurai menjadi dua ion, contohnya Na⁺ dan Cl⁻.
• i = 3: CaCl₂ dan Na₂SO₄, setiap satunya terurai menjadi tiga ion.

Ini ialah nilai ideal yang mengandaikan penguraian lengkap. Larutan sebenar, khususnya larutan pekat, mengalami penguraian yang sedikit kurang daripada ini, maka kenaikan yang diukur mungkin lebih rendah sedikit daripada yang diramalkan oleh formula ideal.

Pemalar ebullioskopik pelarut lazim

Setiap pelarut mempunyai pemalar ebullioskopik dan takat didih normalnya sendiri:

Contoh pengiraan

Contoh 1: gula dilarutkan dalam air

Gula (sukrosa) tidak terurai menjadi ion dalam air, jadi i = 1.

• Pelarut: air, $K_b$ = 0.512 °C·kg/mol, takat didih normal 100 °C
• Molaliti: 1.5 mol/kg
• Faktor van 't Hoff: i = 1

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

Larutan mendidih pada 100 + 0.768 = 100.768 °C.

Contoh 2: garam dapur dilarutkan dalam air

Garam dapur (NaCl) terurai menjadi ion natrium dan ion klorida, jadi i = 2.

• Pelarut: air, $K_b$ = 0.512 °C·kg/mol, takat didih normal 100 °C
• Molaliti: 1.5 mol/kg
• Faktor van 't Hoff: i = 2

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

Larutan mendidih pada 100 + 1.536 = 101.536 °C. Pada molaliti yang sama, garam menaikkan takat didih tepat dua kali ganda berbanding bahan bukan elektrolit, kerana setiap unit terlarut menghasilkan dua zarah dan bukannya satu.

Cara menggunakan kalkulator

1. Masukkan molaliti larutan, dalam mol/kg.
2. Masukkan pemalar ebullioskopik pelarut, atau pilih pelarut lazim daripada senarai untuk mengisinya secara automatik.
3. Masukkan faktor van 't Hoff: 1 untuk zat terlarut molekul, 2 untuk garam seperti NaCl, 3 untuk garam seperti CaCl₂.
4. Masukkan takat didih normal pelarut tulen, dalam °C. Pemilihan pelarut daripada senarai turut mengisi nilai ini, jadi air memberikan 100 °C dan benzena memberikan 80.1 °C.
5. Baca kenaikan takat didih dan takat didih larutan yang terhasil.

Mengedit pemalar ebullioskopik atau takat didih secara manual akan mengosongkan pelarut yang dipaparkan dalam senarai, supaya pelarut yang dinamakan tidak pernah dipadankan dengan nilai pelarut lain. Membiarkan takat didih kosong masih menghasilkan nilai kenaikan, tetapi takat didih larutan tidak dapat dikira tanpanya.

Jika molaliti ialah sifar, kenaikan ialah sifar dan larutan mendidih pada takat didih normal pelarut. Nilai negatif tidak diterima untuk molaliti, pemalar ebullioskopik atau bilangan zarah, kerana tiada satu pun daripadanya boleh bernilai negatif.

Kepentingan kenaikan takat didih

• Memasak. Air bergaram mendidih pada suhu yang sedikit lebih tinggi daripada air biasa, walaupun perubahan itu terlalu kecil untuk mempengaruhi kelajuan memasak dengan ketara secara bersendirian.
• Penyulingan dan kejuruteraan kimia. Pengetahuan tentang perubahan takat didih akibat zat terlarut membantu dalam mereka bentuk proses pengasingan.
• Penentuan berat molekul. Pengukuran kenaikan takat didih larutan yang mengandungi jisim zat terlarut yang diketahui boleh digunakan untuk menganggarkan jisim molar zat terlarut, melalui kaedah yang dipanggil ebullioskopi.
• Sistem antibeku dan penyejuk. Prinsip koligatif yang sama, yang menaikkan takat didih, turut menurunkan takat beku. Oleh itu, campuran penyejuk menggunakan zat terlarut untuk meluaskan julat cecair bendalir tersebut.

Sifat koligatif berkaitan

Kenaikan takat didih ialah salah satu daripada beberapa sifat koligatif:

• Penurunan takat beku: ΔTf = i × Kf × m, dengan Kf ialah pemalar krioskopik. Inilah sebabnya garam ditaburkan di jalan yang berais.
• Penurunan tekanan wap, yang diterangkan oleh hukum Raoult.
• Tekanan osmosis, yang menggerakkan pergerakan air merentasi membran dalam sel biologi.

Soalan lazim

Apakah kenaikan takat didih? Ia ialah peningkatan suhu didih cecair yang berlaku apabila zat terlarut dilarutkan di dalamnya. Ia merupakan sifat koligatif, jadi bergantung pada bilangan zarah terlarut dan bukannya bahan yang membentuk zarah tersebut.

Apakah formula kenaikan takat didih? ΔTb = i × Kb × m, dengan i ialah faktor van 't Hoff, Kb ialah pemalar ebullioskopik pelarut dan m ialah molaliti larutan.

Apakah faktor van 't Hoff? Ia ialah bilangan zarah yang terhasil apabila satu unit formula zat terlarut larut. Zat terlarut molekul seperti gula mempunyai i = 1. Garam yang terurai menjadi ion mempunyai nilai yang lebih tinggi: i = 2 untuk NaCl, i = 3 untuk CaCl₂.

Mengapakah garam menaikkan takat didih air lebih tinggi daripada gula? Pada molaliti yang sama, NaCl menghasilkan dua kali ganda zarah terlarut berbanding gula kerana ia terurai menjadi dua ion. Oleh sebab kenaikan takat didih bergantung pada bilangan zarah, kesan garam adalah kira-kira dua kali ganda lebih besar.

Adakah kenaikan takat didih bergantung pada zat terlarut yang digunakan? Hanya melalui bilangan zarah yang dihasilkannya. Dua bahan bukan elektrolit yang berbeza pada molaliti yang sama menaikkan takat didih dengan jumlah yang sama.

Bolehkah kenaikan takat didih bernilai negatif? Tidak. Bagi zat terlarut tidak meruap, takat didih sentiasa meningkat dan tidak pernah menurun. Zat terlarut yang juga meruap bertindak secara berbeza dan tidak diliputi oleh formula ini.