Virimo taško aukščio pavyzdžio problema

Apskaičiuokite virimo taško pakilimo temperatūrą

Virimo taško temperatūrą galima pakelti į vandenį įpilant tirpios medžiagos. Davidas Murray ir Julesas Selmesas / Getty Images

Šis pavyzdinis uždavinys parodo, kaip apskaičiuoti virimo temperatūros padidėjimą, atsiradusį įpilant druskos į vandenį. Kai į vandenį įpilama druskos, natrio chloridas išsiskiria į natrio jonus ir chlorido jonus. Virimo temperatūros padidėjimo prielaida yra ta, kad pridėtos dalelės pakelia temperatūrą, reikalingą vandeniui iki virimo temperatūros. Papildomos dalelės trukdo sąveikai tarp tirpiklio molekulių (šiuo atveju vandens).

Virimo taško aukščio problema

Į 220,0 ml 34 °C vandens įpilama 31,65 g natrio chlorido. Kaip tai paveiks vandens virimo temperatūrą?

Tarkime natrio chloridas visiškai disocijuoja vandenyje.

Duota :
vandens tankis 35 °C temperatūroje = 0,994 g/mL
K_bvandens = 0,51 °C kg/mol

Sprendimas

Norėdami rasti tirpiklio temperatūros pokyčio padidėjimą tirpioje medžiagoje, naudokite lygtį:
ΔT = iK_bm
kur:
ΔT = temperatūros pokytis °C
i = van't Hoff faktorius
K_b = molalas virimo taško pakilimas pastovus °C kg/mol
m = tirpios medžiagos moliškumas molis tirpiklio/kg tirpiklio

1 veiksmas. Apskaičiuokite NaCl moliškumą

NaCl moliškumas (m) = NaCl moliai/kg vandens

Nuo Periodinė elementų lentelė :

atominė masė Tai = 22,99
atominė masė Cl = 35,45
moliai NaCl = 31,65 g x 1 mol/(22,99 + 35,45)
molių NaCl = 31,65 g x 1 mol/58,44 g
molių NaCl = 0,542 mol
kg vandens = tankis x tūris
kg vandens = 0,994 g/ml x 220 ml x 1 kg/1000 g
kg vandens = 0,219 kg
m_NaCl= moliai NaCl/kg vandens
m_NaCl= 0,542 mol/0,219 kg
m_NaCl= 2,477 mol/kg

2 veiksmas. Nustatykite Van 't Hoff koeficientą

Van't Hoff faktorius „i“ yra konstanta, susijusi su tirpios medžiagos disociacijos kiekiu tirpiklyje. Medžiagoms, kurios nesiskiria vandenyje, pvz., cukrui, i = 1. Tirpiems medžiagoms, kurios visiškai disocijuoja į du jonus , i = 2. Šiame pavyzdyje NaCl visiškai disocijuoja į du jonus Na⁺ir Cl^-. Todėl čia i = 2.

3 veiksmas. Raskite ΔT

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

Atsakymas

Į 220,0 ml vandens įpylus 31,65 g NaCl, virimo temperatūra pakils 2,53 °C.

Virimo temperatūros pakilimas yra koligatyvinė materijos savybė. Tai reiškia, kad tai priklauso nuo dalelių skaičiaus tirpale, o ne nuo jų cheminės tapatybės. Kita svarbi koligatyvinė savybė yra Užšalimo taškas depresija.