Príklad problému s nadmorskou výškou bodu varu

Vypočítajte zvýšenú teplotu bodu varu

Teplota varu sa môže zvýšiť pridaním rozpustenej látky do vody. David Murray a Jules Selmes / Getty Images

Tento príklad ukazuje, ako vypočítať zvýšenie bodu varu spôsobené pridaním soli do vody. Keď sa do vody pridá soľ, chlorid sodný sa rozdelí na ióny sodíka a chloridové ióny. Predpokladom zvýšenia bodu varu je, že pridané častice zvýšia teplotu potrebnú na privedenie vody k bodu varu. Extra častice interferujú s interakciami medzi molekulami rozpúšťadla (v tomto prípade vodou).

Problém s nadmorskou výškou bodu varu

31,65 g chloridu sodného sa pridá do 220,0 ml vody pri 34 °C. Ako to ovplyvní bod varu vody?

Predpokladajme chlorid sodný úplne disociuje vo vode.

Dané :
hustota vody pri 35 °C = 0,994 g/ml
K_bvoda = 0,51 °C kg/mol

Riešenie

Ak chcete nájsť zvýšenie teploty rozpúšťadla rozpustenou látkou, použite rovnicu:
ΔT = iK_bm
kde:
ΔT = zmena teploty v °C
i = van't Hoffov faktor
K_b = molal zvýšenie bodu varu konštanta v °C kg/mol
m = molalita rozpustenej látky v mol rozpustenej látky/kg rozpúšťadla

Krok 1. Vypočítajte molalitu NaCl

molalita (m) NaCl = móly NaCl/kg vody

Z periodická tabuľka :

atómová hmotnosť To = 22,99
atómová hmotnosť Cl = 35,45
mol NaCl = 31,65 g x 1 mol/(22,99 + 35,45)
mol NaCl = 31,65 g x 1 mol/58,44 g
mol NaCl = 0,542 mol
kg vody = hustota x objem
kg vody = 0,994 g/ml x 220 ml x 1 kg/1000 g
kg vody = 0,219 kg
m_NaCl= móly NaCl/kg vody
m_NaCl= 0,542 mol/0,219 kg
m_NaCl= 2,477 mol/kg

Krok 2. Určte Van 't Hoffov faktor

Van't Hoffov faktor, 'i', je konštanta spojená s množstvom disociácie rozpustenej látky v rozpúšťadle. Pre látky, ktoré sa nedisociujú vo vode, ako je cukor, i = 1. Pre rozpustené látky, ktoré úplne disociujú na dva ióny , i = 2. V tomto príklade NaCl úplne disociuje na dva ióny, Na⁺a Cl^-. Preto tu i = 2.

Krok 3. Nájdite ΔT

ΔT = iK_bm
ΔT = 2 x 0,51 °C kg/mol x 2,477 mol/kg
AT = 2,53 °C

Odpoveď

Pridaním 31,65 g NaCl do 220,0 ml vody sa zvýši bod varu o 2,53 °C.

Zvýšenie bodu varu je koligatívnou vlastnosťou hmoty. To znamená, že závisí od počtu častíc v roztoku a nie od ich chemickej identity. Ďalšou dôležitou koligatívnou vlastnosťou je bod mrazu depresie.