Kalkulator povišanja temperature vrelišča | Brezplačno spletno orodje

Kalkulator zvišanja vrelišča

Kalkulator zvišanja vrelišča določi, za koliko višje vre raztopina v primerjavi s čistim topilom, iz katerega je pripravljena. Uporablja molalnost raztopljene snovi, ebulioskopsko konstanto topila in število delcev, na katere razpade vsaka enota topljenca v raztopini.

Kaj je zvišanje vrelišča?

Zvišanje vrelišča je povišanje temperature vrelišča, ki nastane, ko se topljenec raztopi v topilu. Čista voda pri normalnem atmosferskem tlaku vre pri 100 °C. Voda, v kateri sta raztopljena sol ali sladkor, vre pri nekoliko višji temperaturi.

Do tega pojava pride, ker raztopljeni delci ovirajo molekule topila, ki poskušajo preiti v paro. Za vrenje tekočine je potrebne več toplotne energije, zato se vrelišče zviša.

Zvišanje vrelišča je koligativna lastnost. To pomeni, da je odvisno od števila delcev topljenca v raztopini, ne pa od njihove vrste. Molekula sladkorja in molekula soli zvišata vrelišče različno samo zato, ker se sol pri raztapljanju razcepi na več delcev, ne pa zato, ker bi bili snovi kemijsko različni na kakšen drug pomemben način.

Kako izračunati zvišanje vrelišča

Formula je:

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

• ΔTb je zvišanje vrelišča v °C.
• i je van 't Hoffov faktor, torej število delcev, ki jih pri raztapljanju tvori ena enota topljenca.
• Kb je ebulioskopska konstanta topila v °C·kg/mol.
• m je molalnost raztopine: število molov topljenca na kilogram topila, izraženo v mol/kg.

Novo vrelišče raztopine je normalno vrelišče topila, povečano za to zvišanje:

$T_b(\text{raztopina}) = T_b(\text{čisto topilo}) + \Delta T_b$

Van 't Hoffov faktor

Topljenec, ki v raztopini ostane v obliki celih molekul, na primer glukoza ali saharoza, ima i = 1. Ionska spojina, ki razpade, na primer kuhinjska sol, ima višji i, ker vsaka formulna enota postane več kot en delec:

• i = 1: neelektroliti, kot sta glukoza in saharoza, ki ne razpadejo.
• i = 2: NaCl in KCl, pri katerih vsaka spojina razpade na dva iona, na primer Na⁺ in Cl⁻.
• i = 3: CaCl₂ in Na₂SO₄, pri katerih vsaka spojina razpade na tri ione.

To so idealne vrednosti, ki predpostavljajo popolno disociacijo. V dejanskih raztopinah, zlasti koncentriranih, je disociacija nekoliko manjša, zato je izmerjeno zvišanje lahko nekoliko manjše, kot napoveduje idealna formula.

Ebuliokopske konstante običajnih topil

Vsako topilo ima svojo ebuliokopsko konstanto in svoje normalno vrelišče:

Rešen primer

Primer 1: sladkor, raztopljen v vodi

Sladkor (saharoza) v vodi ne razpade na ione, zato je i = 1.

• Topilo: voda, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normalno vrelišče 100 °C
• Molalnost: 1,5 mol/kg
• Van 't Hoffov faktor: i = 1

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

Raztopina vre pri 100 + 0,768 = 100,768 °C.

Primer 2: kuhinjska sol, raztopljena v vodi

Kuhinjska sol (NaCl) razpade na natrijev in kloridni ion, zato je i = 2.

• Topilo: voda, $K_b$ = 0,512 °C·kg/mol, normalno vrelišče 100 °C
• Molalnost: 1,5 mol/kg
• Van 't Hoffov faktor: i = 2

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

Raztopina vre pri 100 + 1,536 = 101,536 °C. Pri isti molalnosti sol zviša vrelišče natanko dvakrat toliko kot neelektrolit, ker vsaka raztopljena enota tvori dva delca namesto enega.

Kako uporabljati kalkulator

1. Vnesite molalnost raztopine v mol/kg.
2. Vnesite ebuliokopsko konstanto topila ali na seznamu izberite običajno topilo, da se vrednost samodejno izpolni.
3. Vnesite van 't Hoffov faktor: 1 za molekulski topljenec, 2 za sol, kot je NaCl, in 3 za sol, kot je CaCl₂.
4. Vnesite normalno vrelišče čistega topila v °C. Tudi pri izbiri topila s seznama se ta vrednost izpolni, zato je pri vodi 100 °C, pri benzenu pa 80,1 °C.
5. Oglejte si zvišanje vrelišča in končno vrelišče raztopine.

Če ebuliokopsko konstanto ali vrelišče ročno spremenite, se topilo, prikazano na seznamu, odstrani, zato imenovano topilo ni nikoli povezano z vrednostmi drugega topila. Če polje za vrelišče pustite prazno, se zvišanje še vedno izračuna, vendar vrelišča raztopine brez te vrednosti ni mogoče določiti.

Če je molalnost enaka nič, je zvišanje enako nič in raztopina vre pri normalnem vrelišču topila. Negativne vrednosti niso dovoljene za molalnost, ebuliokopsko konstanto ali število delcev, saj nobena od teh vrednosti ne more biti negativna.

Zakaj je zvišanje vrelišča pomembno

• Kuhanje. Slana voda vre pri nekoliko višji temperaturi kot navadna voda, vendar je sprememba premajhna, da bi sama po sebi opazno vplivala na hitrost kuhanja.
• Destilacija in kemijsko inženirstvo. Poznavanje vpliva topljencev na vrelišča pomaga pri načrtovanju postopkov ločevanja.
• Določanje molske mase. Z merjenjem povišanja vrelišča raztopine z znano maso topljenca je mogoče oceniti molsko maso topljenca; ta metoda se imenuje ebuliometrija.
• Sistemi proti zmrzovanju in hladilni sistemi. Isto koligativno načelo, ki zvišuje vrelišča, znižuje tudi ledišča, zato hladilne mešanice vsebujejo raztopljene topljence, ki razširijo temperaturno območje, v katerem tekočina ostane tekoča.

Sorodne koligativne lastnosti

Zvišanje vrelišča je ena od več koligativnih lastnosti:

• Znižanje ledišča: ΔTf = i × Kf × m, pri čemer je Kf krioskopska konstanta. Zato se na poledenelih cestah posipava sol.
• Znižanje parnega tlaka, ki ga opisuje Raoultov zakon.
• Osmotski tlak, ki povzroča gibanje vode skozi membrane v bioloških celicah.

Pogosta vprašanja

Kaj je zvišanje vrelišča? Gre za zvišanje temperature vrelišča tekočine, ki nastane, ko se v njej raztopi topljenec. To je koligativna lastnost, zato je odvisna od števila raztopljenih delcev, ne pa od njihove sestave.

Kakšna je formula za zvišanje vrelišča? ΔTb = i × Kb × m, pri čemer je i van 't Hoffov faktor, Kb ebuliokopska konstanta topila, m pa molalnost raztopine.

Kaj je van 't Hoffov faktor? To je število delcev, ki jih pri raztapljanju tvori ena formulna enota topljenca. Molekulski topljenci, kot je sladkor, imajo i = 1. Soli, ki razpadejo na ione, imajo višje vrednosti: i = 2 za NaCl in i = 3 za CaCl₂.

Zakaj sol zviša vrelišče vode bolj kot sladkor? Pri isti molalnosti NaCl tvori dvakrat toliko raztopljenih delcev kot sladkor, ker razpade na dva iona. Ker je zvišanje vrelišča odvisno od števila delcev, je učinek soli približno dvakrat večji.

Ali je zvišanje vrelišča odvisno od uporabljenega topljenca? Samo prek števila delcev, ki jih tvori. Dva različna neelektrolita z enako molalnostjo zvišata vrelišče za enako vrednost.

Ali je zvišanje vrelišča lahko negativno? Ne, pri nehlapnem topljencu se vrelišče vedno zviša in se nikoli ne zniža. Topljenec, ki je sam hlapen, se obnaša drugače in ta formula zanj ne velja.