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 · Keb· i
Dove:
m è la molalità della soluzione
Keb è la costante ebullioscopica del solvente
i è l’indice di 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 Keb è °C· kg/mol
Tabella
Le costanti Kb e le temperature di ebollizione sono proprietà caratteristiche che dipendono dall’identità del solvente. Si riportano in tabella i valori di Keb e di Teb di alcuni solventi
| Solvente | Keb | Temperatura di ebollizione °C |
| Acqua | 0.512 | 100.00 |
| Acetone | 1.80 | 56.08 |
| Benzene | 2.53 | 80.1 |
| Acido acetico | 3.22 | 117.9 |
| Cloroformio | 3.63 | 61.26 |
| Anilina | 3.82 | 184.1 |
| Tetracloruro di carbonio | 5.03 | 76.72 |
| Nitrobenzene | 5.24 | 210.9 |
Esercizi
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 · Keb· i e, tenendo conto che per i non elettroliti i = 1 si ha
ΔT = 0.330 · 2.73 = 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 · Keb
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