Zvýšenie bodu varu | Bezplatný online nástroj

Kalkulačka zvýšenia bodu varu

Kalkulačka zvýšenia bodu varu určuje, o koľko vyššia je teplota varu roztoku v porovnaní s čistým rozpúšťadlom, z ktorého je pripravený. Používa molalitu rozpustenej látky, ebulioskopickú konštantu rozpúšťadla a počet častíc, na ktoré sa každá jednotka rozpustenej látky v roztoku rozkladá.

Čo je zvýšenie bodu varu?

Zvýšenie bodu varu je nárast teploty varu, ku ktorému dochádza po rozpustení rozpustenej látky v rozpúšťadle. Čistá voda vrie pri teplote 100 °C za normálneho atmosférického tlaku. Voda, v ktorej je rozpustená soľ alebo cukor, vrie pri trochu vyššej teplote.

Tento jav vzniká preto, že rozpustené častice bránia molekulám rozpúšťadla uniknúť do pary. Na uvedenie kvapaliny do varu je potrebná väčšia tepelná energia, takže bod varu sa zvyšuje.

Zvýšenie bodu varu je koligatívna vlastnosť. To znamená, že závisí od počtu častíc rozpustenej látky v roztoku, nie od toho, aké tieto častice sú. Molekula cukru a molekula soli zvyšujú bod varu rozdielne iba preto, že soľ sa pri rozpúšťaní rozkladá na väčší počet častíc, nie preto, že by sa tieto dve látky líšili iným chemicky relevantným spôsobom.

Ako vypočítať zvýšenie bodu varu

Vzorec je:

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

• ΔTb je zvýšenie bodu varu v °C.
• i je van 't Hoffov faktor, teda počet častíc, ktoré vzniknú z jednej jednotky rozpustenej látky pri jej rozpustení.
• Kb je ebulioskopická konštanta rozpúšťadla v °C·kg/mol.
• m je molalita roztoku: látkové množstvo rozpustenej látky na kilogram rozpúšťadla, v mol/kg.

Nový bod varu roztoku je normálny bod varu rozpúšťadla zvýšený o túto hodnotu:

$T_b(\text{roztok}) = T_b(\text{čisté rozpúšťadlo}) + \Delta T_b$

van 't Hoffov faktor

Rozpustená látka, ktorá v roztoku zostáva vo forme celých molekúl, napríklad glukóza alebo sacharóza, má i = 1. Iónová zlúčenina, ktorá sa rozkladá, napríklad kuchynská soľ, má vyššie i, pretože z každej vzorcovej jednotky vznikne viac než jedna častica:

• i = 1: neelektrolyty, napríklad glukóza a sacharóza, ktoré sa nerozkladajú.
• i = 2: NaCl a KCl, z ktorých sa z každého rozštiepia dva ióny, napríklad Na⁺ a Cl⁻.
• i = 3: CaCl₂ a Na₂SO₄, z ktorých sa z každého rozštiepia tri ióny.

Ide o ideálne hodnoty, ktoré predpokladajú úplnú disociáciu. Skutočné roztoky, najmä koncentrované, disociujú o niečo menej, takže namerané zvýšenie môže byť trochu nižšie, než predpovedá ideálny vzorec.

Ebulioskopické konštanty bežných rozpúšťadiel

Každé rozpúšťadlo má vlastnú ebulioskopickú konštantu a vlastný normálny bod varu:

Vyriešený príklad

Príklad 1: cukor rozpustený vo vode

Cukor (sacharóza) sa vo vode nerozkladá na ióny, takže i = 1.

• Rozpúšťadlo: voda, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normálny bod varu 100 °C
• Molalita: 1,5 mol/kg
• van 't Hoffov faktor: i = 1

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

Roztok vrie pri teplote 100 + 0,768 = 100,768 °C.

Príklad 2: kuchynská soľ rozpustená vo vode

Kuchynská soľ (NaCl) sa rozkladá na sodný ión a chloridový ión, takže i = 2.

• Rozpúšťadlo: voda, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normálny bod varu 100 °C
• Molalita: 1,5 mol/kg
• van 't Hoffov faktor: i = 2

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

Roztok vrie pri teplote 100 + 1,536 = 101,536 °C. Pri rovnakej molalite zvyšuje soľ bod varu presne dvakrát viac než neelektrolyt, pretože z každej rozpustenej jednotky vzniknú dve častice namiesto jednej.

Ako používať kalkulačku

1. Zadajte molalitu roztoku v mol/kg.
2. Zadajte ebulioskopickú konštantu rozpúšťadla alebo vyberte bežné rozpúšťadlo zo zoznamu, aby sa hodnota doplnila automaticky.
3. Zadajte van 't Hoffov faktor: 1 pre molekulovú rozpustenú látku, 2 pre soľ, napríklad NaCl, a 3 pre soľ, napríklad CaCl₂.
4. Zadajte normálny bod varu čistého rozpúšťadla v °C. Výber rozpúšťadla zo zoznamu doplní aj túto hodnotu, takže pri vode sa zobrazí 100 °C a pri benzéne 80,1 °C.
5. Odčítajte zvýšenie bodu varu a výsledný bod varu roztoku.

Úprava ebulioskopickej konštanty alebo bodu varu manuálne odstráni rozpúšťadlo zobrazené v zozname, takže pomenované rozpúšťadlo sa nikdy nespáruje s hodnotami iného rozpúšťadla. Ak bod varu necháte prázdny, zvýšenie sa stále vypočíta, ale bod varu roztoku bez tejto hodnoty určiť nemožno.

Ak je molalita nulová, zvýšenie je nulové a roztok vrie pri normálnom bode varu rozpúšťadla. Záporné hodnoty nie sú povolené pre molalitu, ebulioskopickú konštantu ani počet častíc, pretože žiadna z týchto veličín nemôže byť záporná.

Prečo je zvýšenie bodu varu dôležité

• Varenie. Osolená voda vrie pri trochu vyššej teplote než čistá voda, hoci táto zmena je príliš malá na to, aby sama osebe citeľne ovplyvnila rýchlosť varenia.
• Destilácia a chemické inžinierstvo. Poznanie toho, ako rozpustené látky posúvajú body varu, pomáha pri navrhovaní separačných procesov.
• Určovanie molekulovej hmotnosti. Meranie zvýšenia bodu varu roztoku so známou hmotnosťou rozpustenej látky možno použiť na odhad jej molárnej hmotnosti; táto metóda sa nazýva ebulioskopia.
• Nemrznúce zmesi a chladiace systémy. Rovnaký koligatívny princíp, ktorý zvyšuje body varu, zároveň znižuje body tuhnutia. Preto chladiace zmesi používajú rozpustené látky na rozšírenie kvapalného rozsahu teplôt danej kvapaliny.

Súvisiace koligatívne vlastnosti

Zvýšenie bodu varu je jednou z viacerých koligatívnych vlastností:

• Zníženie bodu tuhnutia: ΔTf = i × Kf × m, kde Kf je kryoskopická konštanta. Preto sa na zľadovatené cesty sype soľ.
• Zníženie tlaku pár, ktoré opisuje Raoultov zákon.
• Osmotický tlak, ktorý spôsobuje pohyb vody cez membrány v biologických bunkách.

Najčastejšie otázky

Čo je zvýšenie bodu varu? Je to nárast teploty varu kvapaliny, ku ktorému dochádza po rozpustení rozpustenej látky v nej. Ide o koligatívnu vlastnosť, takže závisí od počtu rozpustených častíc, a nie od toho, z čoho sú tvorené.

Aký je vzorec pre zvýšenie bodu varu? ΔTb = i × Kb × m, kde i je van 't Hoffov faktor, Kb je ebulioskopická konštanta rozpúšťadla a m je molalita roztoku.

Čo je van 't Hoffov faktor? Je to počet častíc, ktoré vzniknú z jednej vzorcovej jednotky rozpustenej látky pri jej rozpustení. Molekulové rozpustené látky, ako cukor, majú i = 1. Soli, ktoré sa rozkladajú na ióny, majú vyššie hodnoty: pre NaCl je i = 2, pre CaCl₂ je i = 3.

Prečo soľ zvyšuje bod varu vody viac než cukor? Pri rovnakej molalite vytvára NaCl dvakrát viac rozpustených častíc než cukor, pretože sa rozkladá na dva ióny. Keďže zvýšenie bodu varu závisí od počtu častíc, účinok soli je približne dvakrát väčší.

Závisí zvýšenie bodu varu od použitej rozpustenej látky? Iba podľa počtu častíc, ktoré vytvára. Dva rôzne neelektrolyty pri rovnakej molalite zvýšia bod varu o rovnakú hodnotu.

Môže byť zvýšenie bodu varu záporné? Nie, pri neprchavej rozpustenej látke bod varu vždy stúpa, nikdy neklesá. Rozpustená látka, ktorá je sama prchavá, sa správa odlišne a tento vzorec sa na ňu nevzťahuje.