Exempel på höjdpunkt för kokpunkt

Detta exempelproblem visar hur man beräknar höjningen av kokpunkten orsakad av tillsats av salt till vatten. När salt tillsätts till vatten separeras natriumkloriden i natriumjoner och kloridjoner. Förutsättningen för höjning av kokpunkten är att de tillsatta partiklarna höjer den temperatur som krävs för att föra vatten till kokpunkten. De extra partiklarna stör interaktioner mellan lösningsmedelsmolekyler (vatten, i detta fall).

Problem med höjdpunkten

31,65 g natriumklorid sättes till 220,0 ml vatten vid 34 ° C. Hur påverkar det vattenets kokpunkt?

Antag att natriumkloriden helt dissocieras i vattnet.

Given:
vattendensitet vid 35 ° C = 0,994 g / ml
K_b vatten = 0,51 ° C kg / mol

Lösning

För att hitta temperaturförändringshöjningen för ett lösningsmedel med en lösning använder du ekvationen:
ΔT = iK_bm
var:
ΔT = Temperaturförändring i ° C
i = van't Hoff-faktor
K_b = molal kokpunktens höjdkonstant i ° C kg / mol
m = molalitet av det lösta ämnet i mol lösta / kg lösningsmedel

Steg 1. Beräkna NaCl: s molalitet

molalitet (m) NaCl = mol NaCl / kg vatten

Från det periodiska systemet:

atommassa Na = 22,99
atommassa 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 vatten = densitet x volym
kg vatten = 0,994 g / ml x 220 ml x 1 kg / 1000 g
kg vatten = 0,219 kg
m_NaCl = mol NaCl / kg vatten
m_NaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
m_NaCl = 2,477 mol / kg

Steg 2. Bestäm Van 't Hoff Factor

Van't Hoff-faktorn, "i", är en konstant associerad med mängden dissociation av det lösta ämnet i lösningsmedlet. För ämnen som inte dissocieras i vatten, som socker, i = 1. För lösta ämnen som helt dissocieras i två joner, i = 2. För detta exempel dissocierar NaCl fullständigt till de två jonerna, Na⁺ och Cl^-. Därför är i = 2 här.

Steg 3. Hitta ΔT

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

Svar

Tillsättning av 31,65 g NaCl till 220,0 ml vatten kommer att höja kokpunkten med 2,53 ° C.

Höjning av kokpunkten är materiens egenskap. Det vill säga, det beror på antalet partiklar i en lösning och inte på deras kemiska identitet. En annan viktig kolligativ egenskap är fryspunktsdepression.