Повышение температуры кипения растворов нелетучих веществ

Каждая жидкость при нагревании до определенной температуры начинает кипеть. Кипение – это процесс парообразования во всем объеме жидкости; в отличие от испарения, при котором парообразование идет только от поверхности. Испарение идет при любых температурах, кипение же происходит только при той температуре, при которой давление насыщенного пара, образующегося в жидкости, достигает величины внешнего давления. Это относится как к чистым жидкостям, так и к растворам. Однако между понятиями «температура кипения чистого жидкого вещества» ( ) и «температура кипения раствора» ( ) существует разница. Чистое жидкое вещество (жидкость), сколько бы ни кипела, состава не изменяет и кипит при постоянной температуре. При кипении же раствора состав раствора изменяется, что влечет за собой изменение его температуры кипения.

Температура кипения раствора нелетучего вещества всегда выше температуры кипения чистого растворителя, и тем выше, чем выше концентрация нелетучего растворенного вещества:

. (4.21)

Для идеальных и предельно разбавленных растворов неэлектролитов между концентрацией раствора и повышением температуры его кипения существует связь:

, (4.22)

где – повышение температуры кипения (разность между температурами кипения раствора и чистого растворителя ); Е – эбуллиоскопическая постоянная; m – концентрация раствора, выраженная через моляльность.

Эбуллиоскопическая постоянная называется также молярным повышением температуры кипения и показывает, насколько повышается температура кипения в результате растворения одного моль нелетучего растворенного вещества в 1000 г растворителя. Эбуллиоскопическая постоянная зависит только от свойств растворителя и не зависит от свойств растворенного вещества:

, (4.23)

где R – универсальная газовая постоянная; – температура кипения чистого растворителя; M₁ – молярная масса чистого растворителя; – теплота кипения чистого растворителя.

Каждый растворитель имеет свою эбуллиоскопическую постоянную.

Таблица 4.1

Эбуллиоскопические постоянные некоторых жидкостей

Жидкость	Е
Вода Метиловый спирт Этиловый спирт Ацетон Бензол Хлороформ	0,52 0,84 1,2 1,48 2,64 3,76

Уравнения (4.22 и 4.23) позволяют рассчитать молярную массу растворенного вещества:

, (4.24)

где М₂ – молярная масса растворенного вещества; Е – эбуллиоскопическая постоянная; g₁ – масса растворителя; g₂ – масса растворенного вещества, – повышение температуры кипения растворителя над раствором.

Пример 4.6. При растворении 0,6 г некоторого вещества неэлектролита в 25 г воды температура кипения раствора повышается на 0,204°С. При растворении 0,3 г этого же вещества в 20 г бензола температура кипения раствора повышается на 0,668°С. Рассчитайте эбуллиоскопическую постоянную бензола, если эбуллиоскопическая постоянная воды равна 0,512.

Решение:

1. Определяем молярную массу растворенного вещества в водном растворе:

.

2. Рассчитаем эбуллиоскопическую постоянную бензола:

.