Calcule quanto um soluto eleva o ponto de ebulição de um solvente usando valores de molalidade e constante ebuliométrica. Essencial para química, engenharia química e ciência dos alimentos.
Calcule a elevação do ponto de ebulição de uma solução com base na molalidade do soluto e na constante ebuliométrica do solvente.
A concentração de soluto em moles por quilograma de solvente.
Uma propriedade do solvente que relaciona a molalidade à elevação do ponto de ebulição.
Selecione um solvente comum para definir automaticamente sua constante ebuliométrica.
ΔTb = 0.5120 × 1.0000
ΔTb = 0.0000 °C
A elevação do ponto de ebulição é uma propriedade coligativa que ocorre quando um soluto não volátil é adicionado a um solvente puro. A presença do soluto faz com que o ponto de ebulição da solução seja maior do que o do solvente puro.
A fórmula ΔTb = Kb × m relaciona a elevação do ponto de ebulição (ΔTb) à molalidade da solução (m) e à constante ebuliométrica (Kb) do solvente.
Constantes ebuliométricas comuns: Água (0.512 °C·kg/mol), Etanol (1.22 °C·kg/mol), Benzeno (2.53 °C·kg/mol), Ácido acético (3.07 °C·kg/mol).
Elevação do ponto de ebulição é uma propriedade coligativa fundamental que ocorre quando um soluto não volátil é adicionado a um solvente puro. A calculadora de elevação do ponto de ebulição ajuda a determinar quanto o ponto de ebulição de uma solução aumenta em comparação ao solvente puro. Esse fenômeno é crítico em várias áreas, incluindo química, engenharia química, ciência dos alimentos e fabricação farmacêutica.
Quando você adiciona um soluto (como sal ou açúcar) a um solvente puro (como água), o ponto de ebulição da solução resultante torna-se mais alto do que o do solvente puro. Isso ocorre porque as partículas do soluto dissolvido interferem na capacidade do solvente de escapar para a fase vapor, exigindo mais energia térmica (temperatura mais alta) para alcançar a ebulição.
Nossa calculadora implementa a fórmula padrão para elevação do ponto de ebulição (ΔTb = Kb × m), proporcionando uma maneira fácil de calcular essa propriedade importante sem cálculos manuais complexos. Se você é um estudante estudando propriedades coligativas, um pesquisador trabalhando com soluções ou um engenheiro projetando processos de destilação, esta ferramenta oferece uma maneira rápida e precisa de determinar elevações do ponto de ebulição.
A elevação do ponto de ebulição (ΔTb) é calculada usando uma fórmula simples, mas poderosa:
Onde:
Essa fórmula funciona porque a elevação do ponto de ebulição é diretamente proporcional à concentração de partículas de soluto na solução. A constante ebuliométrica (Kb) serve como o fator de proporcionalidade que relaciona a molalidade ao aumento real da temperatura.
Diferentes solventes têm diferentes constantes ebuliométricas, refletindo suas propriedades moleculares únicas:
| Solvente | Constante Ebuliométrica (Kb) | Ponto de Ebulição Normal |
|---|---|---|
| Água | 0.512 °C·kg/mol | 100.0 °C |
| Etanol | 1.22 °C·kg/mol | 78.37 °C |
| Benzeno | 2.53 °C·kg/mol | 80.1 °C |
| Ácido acético | 3.07 °C·kg/mol | 118.1 °C |
| Ciclohexano | 2.79 °C·kg/mol | 80.7 °C |
| Clorofórmio | 3.63 °C·kg/mol | 61.2 °C |
A fórmula da elevação do ponto de ebulição é derivada de princípios termodinâmicos. No ponto de ebulição, o potencial químico do solvente na fase líquida é igual ao da fase vapor. Quando um soluto é adicionado, ele reduz o potencial químico do solvente na fase líquida, exigindo uma temperatura mais alta para igualar os potenciais.
Para soluções diluídas, essa relação pode ser expressa como:
Onde:
O termo é consolidado na constante ebuliométrica (Kb), nos dando nossa fórmula simplificada.
Nossa calculadora torna simples determinar a elevação do ponto de ebulição de uma solução. Siga estes passos:
Insira a molalidade (m) de sua solução em mol/kg
Insira a constante ebuliométrica (Kb) de seu solvente em °C·kg/mol
Veja o resultado
Copie o resultado se necessário para seus registros ou cálculos
A calculadora também fornece uma representação visual da elevação do ponto de ebulição, mostrando a diferença entre o ponto de ebulição do solvente puro e o ponto de ebulição elevado da solução.
Vamos trabalhar através de um exemplo:
Usando a fórmula ΔTb = Kb × m: ΔTb = 0.512 °C·kg/mol × 1.5 mol/kg = 0.768 °C
Portanto, o ponto de ebulição desta solução salina seria 100.768 °C (comparado a 100 °C para água pura).
A calculadora lida com vários casos especiais:
A elevação do ponto de ebulição é crucial em:
O princípio se aplica a:
A elevação do ponto de ebulição importa em:
As aplicações incluem:
Em altitudes elevadas, a água ferve a temperaturas mais baixas devido à pressão atmosférica reduzida. Para compensar:
Por exemplo, a 5.000 pés de elevação, a água ferve a aproximadamente 95°C. Adicionar 1 mol/kg de sal elevaria isso para cerca de 95.5°C, melhorando ligeiramente a eficiência do cozimento.
A elevação do ponto de ebulição é uma das várias propriedades coligativas que dependem da concentração de partículas de soluto, em vez de sua identidade. Outras propriedades relacionadas incluem:
Depressão do ponto de congelamento: A diminuição do ponto de congelamento quando solutos são adicionados a um solvente
Redução da pressão de vapor: A redução da pressão de vapor de um solvente devido a solutos dissolvidos
Pressão osmótica: A pressão necessária para impedir o fluxo de solvente através de uma membrana semipermeável
Cada uma dessas propriedades fornece diferentes insights sobre o comportamento da solução e pode ser mais apropriada dependendo da aplicação específica.
O fenômeno da elevação do ponto de ebulição foi observado por séculos, embora sua compreensão científica tenha se desenvolvido mais recentemente:
O estudo sistemático da elevação do ponto de ebulição começou no século XIX:
Nos séculos XX e XXI, a compreensão da elevação do ponto de ebulição foi aplicada a inúmeras tecnologias:
A relação matemática entre concentração e elevação do ponto de ebulição permaneceu consistente, embora nossa compreensão dos mecanismos moleculares tenha se aprofundado com os avanços em química física e termodinâmica.
1' Fórmula Excel para calcular a elevação do ponto de ebulição
2=B2*C2
3' Onde B2 contém a constante ebuliométrica (Kb)
4' e C2 contém a molalidade (m)
5
6' Para calcular o novo ponto de ebulição:
7=D2+E2
8' Onde D2 contém o ponto de ebulição normal do solvente
9' e E2 contém a elevação do ponto de ebulição calculada
101def calculate_boiling_point_elevation(molality, ebullioscopic_constant):
2 """
3 Calcular a elevação do ponto de ebulição de uma solução.
4
5 Parâmetros:
6 molality (float): Molalidade da solução em mol/kg
7 ebullioscopic_constant (float): Constante ebuliométrica do solvente em °C·kg/mol
8
9 Retorna:
10 float: Elevação do ponto de ebulição em °C
11 """
12 if molality < 0 or ebullioscopic_constant < 0:
13 raise ValueError("A molalidade e a constante ebuliométrica devem ser não negativas")
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 Calcular o novo ponto de ebulição de uma solução.
21
22 Parâmetros:
23 normal_boiling_point (float): Ponto de ebulição normal do solvente puro em °C
24 molality (float): Molalidade da solução em mol/kg
25 ebullioscopic_constant (float): Constante ebuliométrica do solvente em °C·kg/mol
26
27 Retorna:
28 float: Novo ponto de ebulição em °C
29 """
30 elevation = calculate_boiling_point_elevation(molality, ebullioscopic_constant)
31 return normal_boiling_point + elevation
32
33# Exemplo de uso
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"Elevação do ponto de ebulição: {elevation:.4f} °C")
42print(f"Novo ponto de ebulição: {new_boiling_point:.4f} °C")
431/**
2 * Calcular a elevação do ponto de ebulição de uma solução.
3 * @param {number} molality - Molalidade da solução em mol/kg
4 * @param {number} ebullioscopicConstant - Constante ebuliométrica do solvente em °C·kg/mol
5 * @returns {number} Elevação do ponto de ebulição em °C
6 */
7function calculateBoilingPointElevation(molality, ebullioscopicConstant) {
8 if (molality < 0 || ebullioscopicConstant < 0) {
9 throw new Error("A molalidade e a constante ebuliométrica devem ser não negativas");
10 }
11
12 return ebullioscopicConstant * molality;
13}
14
15/**
16 * Calcular o novo ponto de ebulição de uma solução.
17 * @param {number} normalBoilingPoint - Ponto de ebulição normal do solvente puro em °C
18 * @param {number} molality - Molalidade da solução em mol/kg
19 * @param {number} ebullioscopicConstant - Constante ebuliométrica do solvente em °C·kg/mol
20 * @returns {number} Novo ponto de ebulição em °C
21 */
22function calculateNewBoilingPoint(normalBoilingPoint, molality, ebullioscopicConstant) {
23 const elevation = calculateBoilingPointElevation(molality, ebullioscopicConstant);
24 return normalBoilingPoint + elevation;
25}
26
27// Exemplo de uso
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(`Elevação do ponto de ebulição: ${elevation.toFixed(4)} °C`);
36console.log(`Novo ponto de ebulição: ${newBoilingPoint.toFixed(4)} °C`);
371#' Calcular a elevação do ponto de ebulição de uma solução
2#'
3#' @param molality Molalidade da solução em mol/kg
4#' @param ebullioscopic_constant Constante ebuliométrica do solvente em °C·kg/mol
5#' @return Elevação do ponto de ebulição em °C
6calculate_boiling_point_elevation <- function(molality, ebullioscopic_constant) {
7 if (molality < 0 || ebullioscopic_constant < 0) {
8 stop("A molalidade e a constante ebuliométrica devem ser não negativas")
9 }
10
11 delta_tb <- ebullioscopic_constant * molality
12 return(delta_tb)
13}
14
15#' Calcular o novo ponto de ebulição de uma solução
16#'
17#' @param normal_boiling_point Ponto de ebulição normal do solvente puro em °C
18#' @param molality Molalidade da solução em mol/kg
19#' @param ebullioscopic_constant Constante ebuliométrica do solvente em °C·kg/mol
20#' @return Novo ponto de ebulição em °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# Exemplo de uso
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("Elevação do ponto de ebulição: %.4f °C\n", elevation))
35cat(sprintf("Novo ponto de ebulição: %.4f °C\n", new_boiling_point))
36A elevação do ponto de ebulição é o aumento da temperatura de ebulição que ocorre quando um soluto não volátil é dissolvido em um solvente puro. É diretamente proporcional à concentração de partículas de soluto e é uma propriedade coligativa, o que significa que depende do número de partículas, em vez de sua identidade.
A elevação do ponto de ebulição (ΔTb) é calculada usando a fórmula ΔTb = Kb × m, onde Kb é a constante ebuliométrica do solvente e m é a molalidade da solução (moles de soluto por quilograma de solvente).
A constante ebuliométrica (Kb) é uma propriedade específica de cada solvente que relaciona a molalidade de uma solução à sua elevação do ponto de ebulição. Ela representa a elevação do ponto de ebulição quando a solução tem uma molalidade de 1 mol/kg. Para água, Kb é 0.512 °C·kg/mol.
Adicionar sal à água aumenta seu ponto de ebulição porque os íons de sal dissolvidos interferem na capacidade das moléculas de água de escapar para a fase vapor. Isso exige mais energia térmica (temperatura mais alta) para que a ebulição ocorra. É por isso que a água salgada para cozinhar macarrão ferve a uma temperatura ligeiramente mais alta.
Para soluções ideais, a elevação do ponto de ebulição depende apenas do número de partículas na solução, não de sua identidade. No entanto, para compostos iônicos como NaCl que se dissociam em múltiplos íons, o efeito é multiplicado pelo número de íons formados. Isso é contabilizado pelo fator de van 't Hoff em cálculos mais detalhados.
Em altitudes elevadas, a água ferve a temperaturas mais baixas devido à pressão atmosférica reduzida. Adicionar sal eleva ligeiramente o ponto de ebulição, o que pode melhorar marginalmente a eficiência do cozimento, embora o efeito seja pequeno em comparação ao efeito da pressão. É por isso que os tempos de cozimento precisam ser aumentados em altitudes elevadas.
Sim, medir a elevação do ponto de ebulição de uma solução com uma massa conhecida de soluto pode ser usada para determinar o peso molecular do soluto. Essa técnica, conhecida como ebuliometria, foi historicamente importante para determinar pesos moleculares antes dos métodos espectroscópicos modernos.
Ambas são propriedades coligativas que dependem da concentração de soluto. A elevação do ponto de ebulição refere-se ao aumento da temperatura de ebulição quando solutos são adicionados, enquanto a depressão do ponto de congelamento refere-se à diminuição da temperatura de congelamento. Elas usam fórmulas semelhantes, mas constantes diferentes (Kb para o ponto de ebulição e Kf para o ponto de congelamento).
A fórmula ΔTb = Kb × m é mais precisa para soluções diluídas, onde as interações soluto-soluto são mínimas. Para soluções concentradas ou soluções com interações soluto-solvente fortes, ocorrem desvios do comportamento ideal, e modelos mais complexos podem ser necessários.
Não, a elevação do ponto de ebulição não pode ser negativa para solutos não voláteis. Adicionar um soluto não volátil sempre aumenta o ponto de ebulição do solvente. No entanto, se o soluto for volátil (tiver uma pressão de vapor significativa), o comportamento se torna mais complexo e não segue a fórmula simples de elevação do ponto de ebulição.
Atkins, P. W., & de Paula, J. (2014). Atkins' Physical Chemistry (10ª ed.). Oxford University Press.
Chang, R., & Goldsby, K. A. (2015). Chemistry (12ª ed.). McGraw-Hill Education.
Petrucci, R. H., Herring, F. G., Madura, J. D., & Bissonnette, C. (2016). General Chemistry: Principles and Modern Applications (11ª ed.). Pearson.
Levine, I. N. (2008). Physical Chemistry (6ª ed.). McGraw-Hill Education.
Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Chemistry: The Central Science (14ª ed.). Pearson.
Silberberg, M. S., & Amateis, P. (2014). Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change (7ª ed.). McGraw-Hill Education.
"Elevação do ponto de ebulição." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://pt.wikipedia.org/wiki/Eleva%C3%A7%C3%A3o_do_ponto_de_ebuli%C3%A7%C3%A3o. Acesso em 2 de agosto de 2024.
"Propriedades coligativas." Wikipedia, Wikimedia Foundation, https://pt.wikipedia.org/wiki/Propriedades_coligativas. Acesso em 2 de agosto de 2024.
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