Eksempel på problem med kokepunkthøyde

Beregn kokepunkthøydetemperatur

Kokepunkttemperaturen kan heves ved tilsetning av et oppløst stoff til vannet. David Murray og Jules Selmes / Getty Images

Dette eksempelproblemet viser hvordan man beregner kokepunkthøyde forårsaket av å tilsette salt til vann. Når salt tilsettes vann, separeres natriumkloridet i natriumioner og kloridioner. Forutsetningen for kokepunktheving er at de tilsatte partiklene hever temperaturen som trengs for å bringe vannet til kokepunktet. De ekstra partiklene forstyrrer interaksjonene mellom løsemiddelmolekyler (vann, i dette tilfellet).

Problem med kokepunkthøyde

31,65 g natriumklorid tilsettes til 220,0 ml vann ved 34 °C. Hvordan vil dette påvirke kokepunktet til vannet?

Anta natriumkloridet dissosieres fullstendig i vannet.

Gitt :
tetthet av vann ved 35 °C = 0,994 g/mL
K_bvann = 0,51 °C kg/mol

Løsning

For å finne temperaturendringens høyde for et løsemiddel med et løst stoff, bruk ligningen:
ΔT = iK_bm
hvor:
ΔT = Endring i temperatur i °C
i = van't Hoff faktor
K_b = molal kokepunkthøyde konstant i °C kg/mol
m = molaliteten til det oppløste stoffet i mol løst stoff/kg løsemiddel

Trinn 1. Beregn molaliteten til NaCl

molalitet (m) av NaCl = mol NaCl/kg vann

Fra periodiske tabell :

atommasse Det = 22,99
atommasse 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 vann = tetthet x volum
kg vann = 0,994 g/mL x 220 mL x 1 kg/1000 g
kg vann = 0,219 kg
m_NaCl= mol NaCl/kg vann
m_NaCl= 0,542 mol/0,219 kg
m_NaCl= 2,477 mol/kg

Trinn 2. Bestem Van 't Hoff-faktoren

Van't Hoff-faktoren, 'i', er en konstant assosiert med mengden av dissosiasjon av det oppløste stoffet i løsningsmidlet. For stoffer som ikke dissosierer i vann, som sukker, i = 1. For oppløste stoffer som dissosierer fullstendig i to ioner , i = 2. For dette eksempelet dissosieres NaCl fullstendig i de to ionene, Na⁺og Cl^-. Derfor, her, i = 2.

Trinn 3. Finn ΔT

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

Svar

Tilsetning av 31,65 g NaCl til 220,0 mL vann vil øke kokepunktet med 2,53 °C.

Kokepunkthøyde er en kolligativ egenskap ved materie. Det vil si at det avhenger av antall partikler i en løsning og ikke deres kjemiske identitet. En annen viktig kolligativ egenskap er Frysepunktet depresjon.