Լուծույթների եռման կետի բարձրացման օրինակելի հարցեր և քննարկում
Պենդահուլուան
Եռման կետի բարձրացումը կոլիգատիվ երևույթ է, որը տեղի է ունենում, երբ լուծվող նյութը ավելացվում է լուծիչին: Այս երևույթը վերաբերում է լուծույթի եռման կետի բարձրացմանը՝ համեմատած մաքուր լուծիչի եռման կետի հետ: Քիմիայում եռման կետի բարձրացումը հասկանալը կարևոր է, հատկապես քիմիական ռեակցիաների, բաժանման գործընթացների և դեղագործական վերլուծության համատեքստում: Այս հոդվածը նպատակ ունի ներկայացնել եռման կետի բարձրացման հայեցակարգին վերաբերող տարբեր օրինակելի խնդիրներ և քննարկումներ:
Հիմնական տեսություն
Եռման կետի բարձրացումը մի երևույթ է, որի դեպքում լուծույթի եռման կետը ավելի բարձր է, քան մաքուր լուծիչի եռման կետը: Երբ լուծիչին ավելացվում է լուծիչ (ոչ ցնդող), լուծիչի գոլորշու ճնշումը նվազում է: Արդյունքում, արտաքին ճնշմանը համարժեք գոլորշու ճնշմանը հասնելու համար անհրաժեշտ է ավելի բարձր ջերմաստիճան: Հետևաբար, լուծույթի եռման կետն ավելի բարձր է:
Եռման կետի բարձրությունը հաշվարկելու համար օգտագործվող հավասարումը հետևյալն է.
\[ \Դելտա T_b = K_b \cdot m \]
Որտեղ՝
– \(\Դելտա T_b\) = եռման կետի բարձրացում,
– \(K_b\) = էբուլիոսկոպիկ հաստատուն (տարբեր է յուրաքանչյուր լուծիչի համար),
– \(m\) = լուծույթի մոլալությունը (լուծված նյութի մոլեր մեկ կիլոգրամ լուծիչի վրա):
Հարցերի և քննարկման նմուշներ
Այս հասկացությունն ավելի լավ հասկանալու համար քննարկենք մի քանի օրինակային խնդիրներ։
Օրինակ՝ հարց 1
Հարց. Որքա՞ն է 1 կգ ջրում լուծված 2 մոլ գլյուկոզ (\(C_6H_{12}O_6\)) պարունակող լուծույթի եռման կետի բարձրացումը: Հայտնի է, որ ջրի (\(K_b\)) էբուլիոսկոպիկ հաստատունը 0,512 °C·կգ/մոլ է:
Քննարկում.
1. Որոշեք լուծույթի մոլային պարունակությունը.
\[ m = \frac{\text{լուծված նյութի մոլ}}{\text{կգ լուծիչ}} = \frac{2 \; \text{մոլ}}{1 \; \text{կգ}} = 2 \; \text{մ} \]
2. Հաշվարկեք եռման կետի բարձրությունը՝ օգտագործելով հավասարումը.
\[ \Դելտա T_b = K_b \cdot m \]
Դելտա T_b = 0.512 °C·կգ/մոլ x 2 մ]
\[ \Դելտա T_b = 1.024 °C \]
Այսպիսով, լուծույթի եռման կետի աճը կազմում է 1.024 °C:
Օրինակ՝ հարց 2
Հարց՝ Հաշվարկեք 500 գրամ ջրում 0,3 մոլ NaCl պարունակող լուծույթի եռման կետի բարձրացումը (\(K_b\) ջուր = 0.512 °C·կգ/մոլ): Ենթադրենք, որ NaCl-ը ջրում լիովին դիսոցվում է:
Քննարկում.
1. Որոշեք լուծույթի մոլային պարունակությունը.
\[ \text{Լուծիչի զանգվածը կգ-ով} = 500 \; \text{գ} = 0.5 \; \text{կգ} \]
\[ m = \frac{\text{լուծված նյութի մոլ}}{\text{կգ լուծիչ}} = \frac{0.3 \; \text{մոլ}}{0.5 \; \text{կգ}} = 0.6 \; \text{մ} \]
2. Քանի որ NaCl-ը դիսոցվում է \(Na^+\) և \(Cl^-\) իոնների, մասնիկների ընդհանուր թիվը առկա NaCl մոլեկուլների թվից կրկնակի մեծ է։
\[ i = 2 \; (\text{վան 'տ Հոֆի գործակիցը NaCl-ի համար}) \]
3. Հաշվարկեք եռման կետի բարձրությունը՝ օգտագործելով հավասարումը.
\[ \Դելտա T_b = K_b \cdot m \cdot i \]
\[ Դելտա T_b = 0.512 \; °C·կգ/մոլ \times 0.6 \; մ \times 2 \]
\[ \Դելտա T_b = 0.6144 °C \]
Այսպիսով, լուծույթի եռման կետի աճը կազմում է 0.6144 °C:
Օրինակ՝ հարց 3
Հարց՝ Որքա՞ն կմեծանա եռման ջերմաստիճանը, եթե 0.5 մոլ սախարոզ (\(C_{12}H_{22}O_{11}\)) լուծվի 1.5 կգ ջրի մեջ։ \(K_b\) ջուր = 0.512 °C·կգ/մոլ։
Քննարկում.
1. Որոշեք լուծույթի մոլային պարունակությունը.
\[ m = \frac{\text{լուծված նյութի մոլ}}{\text{կգ լուծիչ}} = \frac{0.5 \; \text{մոլ}}{1.5 \; \text{կգ}} = \frac{0.5}{1.5} \; \text{մ} = 0.333 \; \text{մ} \]
2. Քանի որ սախարոզը չի ենթարկվում դիսոցիացիայի, վան 'տ Հոֆի գործակիցը (\(i\)) 1 է։
3. Հաշվարկեք եռման կետի բարձրությունը՝ օգտագործելով հավասարումը.
\[ \Դելտա T_b = K_b \cdot m \]
Դելտա T_b = 0.512 °C·կգ/մոլ x 0.333 մ]
\[ \Դելտա T_b = 0.1705 °C \]
Այսպիսով, լուծույթի եռման կետի աճը կազմում է 0.1705 °C:
Օրինակ՝ հարց 4
Հարց. 2000 գրամ ջրի մեջ 0.25 մոլ միզանյութից (\(NH_2CONH_2\)) պատրաստված լուծույթը եռման կետի բարձրացում է ապրում: Հաշվարկեք եռման կետի բարձրացումը: \(K_b\) ջրի համար կազմում է 0.512 °C·կգ/մոլ:
Քննարկում.
1. Որոշեք լուծույթի մոլային պարունակությունը.
\[ \text{Լուծիչի զանգվածը կգ-ով} = 2000 \; \text{գ} = 2 \; \text{կգ} \]
\[ m = \frac{\text{լուծված նյութի մոլ}}{\text{կգ լուծիչ}} = \frac{0.25 \; \text{մոլ}}{2 \; \text{կգ}} = 0.125 \; \text{մ} \]
2. Քանի որ միզանյութը չի դիսոցվում ջրում, վան 'տ Հոֆի գործակիցը (\(i\)) 1 է։
3. Հաշվարկեք եռման կետի բարձրությունը՝ օգտագործելով հավասարումը.
\[ \Դելտա T_b = K_b \cdot m \]
Դելտա T_b = 0.512 °C·կգ/մոլ x 0.125 մ]
\[ \Դելտա T_b = 0.064 \; °C\]
Այսպիսով, լուծույթի եռման կետի աճը կազմում է 0.064 °C:
Եզրակացություն
Եռման կետի բարձրացումը քիմիայի կարևոր հասկացություն է, որը բացատրում է, թե ինչպես է լուծված նյութը ազդում լուծույթի եռման կետի վրա: Վերը նշված օրինակելի խնդիրը ցույց է տալիս, թե ինչպես հաշվարկել եռման կետի բարձրացումը՝ օգտագործելով մոլալության և վան 'տ Հոֆի գործակցի հասկացությունները: Այս գիտելիքը օգտակար է քիմիայի տարբեր կիրառություններում, ներառյալ լաբորատոր վերլուծությունը և դեղերի մշակումը: Այս երևույթի ըմբռնումը ավելի խորը պատկերացում է տալիս լուծույթում գտնվող նյութերի հատկությունների մասին:
