Esercizi sull’innalzamento ebullioscopico

Si propongono esercizi sull’innalzamento ebullioscopico sia di elettroliti per i quali si deve tenere conto dell’indice di van’t Hoff che per non elettroliti.

Negli esercizi sull’innalzamento ebullioscopico è inoltre necessario conoscere la costante ebullioscopica del solvente e la sua temperatura di ebollizione.

L’innalzamento ebullioscopico, unitamente all’abbassamento crioscopico, pressione osmotica e abbassamento della tensione di vapore sono proprietà colligative delle soluzioni. Esse che dipendono solo dal numero di particelle di soluto nella soluzione e non dal tipo di soluto

L’innalzamento ebullioscopico si calcola dalla formula:

ΔT = m · K_eb· i

Dove:

m è la molalità della soluzione

K_eb è la costante ebullioscopica del solvente

i è l’indice di van’t Hoff dal nome del chimico olandese Jacobus Henricus van ‘t Hoff 

Poiché la molalità ha come unità di misura mol/kg, la temperatura si esprime in °C e i, è un numero adimensionale, l’unità di misura di K_eb è °C· kg/mol

Tabella

Le costanti K_b e le temperature di ebollizione sono proprietà caratteristiche che dipendono dall’identità del solvente. Si riportano in tabella i valori di K_eb e di T_eb di alcuni solventi

Esercizi sull’innalzamento ebullioscopico

Calcolo della temperatura di ebollizione

Calcolare la temperatura di ebollizione di una soluzione 0.330 m di un non elettrolita non volatile in benzene.

Applicando la formula ΔT = m · K_eb· i e, tenendo conto che per i non elettroliti i = 1 si ha

ΔT = 0.330 · 2.53 = 0.835

La temperatura di ebollizione della soluzione è quindi T = 80.1 + 0.835 = 80.9 °C

Calcolare la temperatura di ebollizione di una soluzione contenente 92.1 g di I₂  in 800.0 g di cloroformio, assumendo che lo iodio non sia volatile.

Per calcolare la molalità della soluzione si devono conoscere le moli di iodio. La massa molare di I₂ vale 126.90447 · 2 =253.80894 g/mol

moli di I₂ = 92.1 g/253.80894 g/mol = 0.363

La molalità vale:

m = 0.363 mol/0.8000 kg =0.454

ΔT = 0.454 · 3.63 = 1.65

La temperatura di ebollizione della soluzione è quindi T = 61.26 + 1.65 = 62.91 °C

Calcolare la temperatura di ebollizione di una soluzione acquosa contenente 1.50 moli di NaI in 1.25 kg di acqua

La molalità della soluzione è pari a:

m = 1.50 mol/ 1.25 kg = 1.20

Lo ioduro di sodio, come tutti i sali di sodio è un elettrolita forte che si dissocia totalmente nei suoi ioni:

NaI → Na⁺ + I^–

Pertanto l’indice di van’t Hoff vale 2

ΔT = 1.20 · 0.512 · 2 = 1.23

La temperatura di ebollizione della soluzione è quindi T = 100.00 + 1.23 = 101.23 °C

Calcolo della massa molare

Una soluzione acquosa di un non elettrolita che contiene 30.0 g di soluto solubilizzati in 250 g di acqua ha una temperatura di ebollizione di 101.04 °C. Calcolare la massa molare del soluto

ΔT = 101.04 – 100.00 = 1.04

ΔT = m · K_eb

Pertanto

m = 1.04/ 0.512 = 2.03

2.03 = moli soluto / 0.250 kg

Moli soluto = 0.508

Massa molare = 30.0 g/0.508 mol = 59.1 g/mol