Calculadora de Elevação do Ponto de Ebulição | Ferramenta Online Gratuita

Calculadora da elevação do ponto de ebulição

Uma calculadora da elevação do ponto de ebulição determina quanto mais alto uma solução ferve em comparação com o solvente puro do qual é formada. Ela usa a molalidade da substância dissolvida, a constante ebulioscópica do solvente e o número de partículas em que cada unidade de soluto se divide na solução.

O que é elevação do ponto de ebulição?

A elevação do ponto de ebulição é o aumento da temperatura de ebulição que ocorre quando um soluto é dissolvido em um solvente. A água pura ferve a 100 °C sob pressão atmosférica normal. A água com sal ou açúcar dissolvido ferve a uma temperatura um pouco mais alta.

O efeito ocorre porque as partículas dissolvidas dificultam a saída para o vapor das moléculas do solvente. É necessária mais energia térmica para ferver o líquido, portanto o ponto de ebulição aumenta.

A elevação do ponto de ebulição é uma propriedade coligativa. Isso significa que ela depende de quantas partículas de soluto estão na solução, não do que são essas partículas. Uma molécula de açúcar e uma molécula de sal elevam o ponto de ebulição de maneira diferente somente porque o sal se divide em mais partículas ao se dissolver, não porque as duas substâncias sejam quimicamente diferentes de alguma outra maneira relevante.

Como calcular a elevação do ponto de ebulição

A fórmula é:

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

• ΔTb é a elevação do ponto de ebulição, em °C.
• i é o fator de van 't Hoff, o número de partículas produzidas por uma unidade de soluto ao se dissolver.
• Kb é a constante ebulioscópica do solvente, em °C·kg/mol.
• m é a molalidade da solução: quantidade de matéria do soluto por quilograma de solvente, em mol/kg.

O novo ponto de ebulição da solução é o ponto de ebulição normal do solvente mais essa elevação:

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

O fator de van 't Hoff

Um soluto que permanece na forma de moléculas inteiras na solução, como a glicose ou a sacarose, tem i = 1. Um composto iônico que se dissocia, como o sal de cozinha, tem um i maior porque cada unidade de fórmula se transforma em mais de uma partícula:

• i = 1: não eletrólitos, como glicose e sacarose, que não se dissociam.
• i = 2: NaCl e KCl, cada um se dissociando em dois íons, por exemplo, Na⁺ e Cl⁻.
• i = 3: CaCl₂ e Na₂SO₄, cada um se dissociando em três íons.

Esses são valores ideais que pressupõem dissociação completa. As soluções reais, especialmente as concentradas, dissociam-se um pouco menos que isso, portanto a elevação medida pode ser ligeiramente menor que a prevista pela fórmula ideal.

Constantes ebulioscópicas de solventes comuns

Cada solvente tem sua própria constante ebulioscópica e seu próprio ponto de ebulição normal:

Exemplo prático

Exemplo 1: açúcar dissolvido em água

O açúcar (sacarose) não se dissocia em íons na água, portanto i = 1.

• Solvente: água, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, ponto de ebulição normal 100 °C
• Molalidade: 1,5 mol/kg
• Fator de van 't Hoff: i = 1

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

A solução ferve a 100 + 0,768 = 100,768 °C.

Exemplo 2: sal de cozinha dissolvido em água

O sal de cozinha (NaCl) se dissocia em um íon sódio e um íon cloreto, portanto i = 2.

• Solvente: água, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, ponto de ebulição normal 100 °C
• Molalidade: 1,5 mol/kg
• Fator de van 't Hoff: i = 2

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

A solução ferve a 100 + 1,536 = 101,536 °C. Nessa mesma molalidade, o sal eleva o ponto de ebulição exatamente duas vezes mais que um não eletrólito, porque cada unidade dissolvida produz duas partículas em vez de uma.

Como usar a calculadora

1. Insira a molalidade da solução, em mol/kg.
2. Insira a constante ebulioscópica do solvente ou escolha um solvente comum na lista para preenchê-la automaticamente.
3. Insira o fator de van 't Hoff: 1 para um soluto molecular, 2 para um sal como o NaCl, 3 para um sal como CaCl₂.
4. Insira o ponto de ebulição normal do solvente puro, em °C. Escolher um solvente na lista também preenche esse campo; assim, para a água, o valor é 100 °C e, para o benzeno, 80,1 °C.
5. Consulte a elevação do ponto de ebulição e o ponto de ebulição resultante da solução.

Editar manualmente a constante ebulioscópica ou o ponto de ebulição remove da lista o solvente exibido, para que um solvente nomeado nunca seja associado aos valores de outro solvente. Deixar o ponto de ebulição em branco ainda fornece a elevação, mas não permite calcular o ponto de ebulição da solução.

Se a molalidade for zero, a elevação será zero e a solução ferverá no ponto de ebulição normal do solvente. Não são aceitos valores negativos para a molalidade, a constante ebulioscópica ou a quantidade de partículas, pois nenhum deles pode ser negativo.

Por que a elevação do ponto de ebulição é importante

• Culinária. A água salgada ferve a uma temperatura um pouco mais alta que a água sem sal, embora a mudança seja pequena demais para afetar perceptivelmente a velocidade do cozimento por si só.
• Destilação e engenharia química. Saber como os solutos deslocam os pontos de ebulição ajuda a projetar processos de separação.
• Determinação da massa molar. Medir a elevação do ponto de ebulição de uma solução com massa conhecida de soluto pode ser usado para estimar a massa molar do soluto, em um método chamado ebulioscopia.
• Anticongelantes e sistemas de refrigeração. O mesmo princípio coligativo que eleva os pontos de ebulição também reduz os pontos de congelamento, razão pela qual as misturas de líquido de arrefecimento usam solutos dissolvidos para ampliar a faixa líquida do fluido.

Propriedades coligativas relacionadas

A elevação do ponto de ebulição é uma entre várias propriedades coligativas:

• Abaixamento do ponto de congelamento: ΔTf = i × Kf × m, onde Kf é a constante crioscópica. É por isso que se espalha sal em estradas cobertas de gelo.
• Abaixamento da pressão de vapor, descrito pela lei de Raoult.
• Pressão osmótica, que impulsiona o movimento da água através das membranas das células biológicas.

Dúvidas frequentes

O que é elevação do ponto de ebulição? É o aumento da temperatura de ebulição de um líquido que ocorre quando um soluto é dissolvido nele. É uma propriedade coligativa, portanto depende do número de partículas dissolvidas, e não do material de que são feitas.

Qual é a fórmula da elevação do ponto de ebulição? ΔTb = i × Kb × m, onde i é o fator de van 't Hoff, Kb é a constante ebulioscópica do solvente e m é a molalidade da solução.

O que é o fator de van 't Hoff? É o número de partículas que uma unidade de fórmula do soluto produz ao se dissolver. Solutos moleculares, como o açúcar, têm i = 1. Sais que se dissociam em íons têm valores maiores: i = 2 para o NaCl e i = 3 para CaCl₂.

Por que o sal eleva mais o ponto de ebulição da água que o açúcar? Na mesma molalidade, o NaCl produz duas vezes mais partículas dissolvidas que o açúcar porque se dissocia em dois íons. Como a elevação do ponto de ebulição depende da quantidade de partículas, o efeito do sal é aproximadamente duas vezes maior.

A elevação do ponto de ebulição depende do soluto utilizado? Somente em função do número de partículas que ele produz. Dois não eletrólitos diferentes, na mesma molalidade, elevam o ponto de ebulição na mesma medida.

A elevação do ponto de ebulição pode ser negativa? Não. Para um soluto não volátil, o ponto de ebulição sempre aumenta, nunca diminui. Um soluto que também seja volátil se comporta de maneira diferente e não é abrangido por esta fórmula.