Das Auflösen von etwas in einer Flüssigkeit erhöht den Siedepunkt – ein kleiner, aber messbarer Effekt, der als Siedepunkterhöhung bezeichnet wird. Es ist eine von vier kolligativen Eigenschaften, das heißt, sie hängt nur davon ab, wie viele Teilchen gelöst werden, nicht davon, was sie sind. Dieser Rechner wendet die Standardformel ΔTb = i·Kb·m an, um die Höhe und den resultierenden Siedepunkt für jede Kombination aus gelöstem Stoff und Lösungsmittel zu ermitteln.
So funktioniert die Formel
Das Hinzufügen gelöster Partikel zu einem Lösungsmittel verringert den Dampfdruck des Lösungsmittels bei jeder gegebenen Temperatur, da gelöste Partikel einen Teil der Oberfläche einnehmen, wo Lösungsmittelmoleküle andernfalls in den Dampf entweichen würden. Eine Flüssigkeit siedet, wenn ihr Dampfdruck dem umgebenden Atmosphärendruck entspricht. Daher benötigt eine Lösung mit niedrigerem Dampfdruck eine höhere Temperatur, um denselben Schwellenwert zu erreichen – daher die Höhe.
Die Beziehung ΔTb = i·Kb·m erfasst dies genau: Mehr gelöste Partikel (höher i oder höher m) bedeuten eine stärkere Dampfdruckunterdrückung und eine größere Höhe. Die Proportionalitätskonstante Kb wird empirisch für jedes Lösungsmittel gemessen und addiert sich in die Molmasse und Verdampfungsenthalpie des Lösungsmittels.
Eingaben und was sie bedeuten
Molalität (m) wird anstelle der Molarität verwendet, da sie sich nicht mit der Temperatur ändert – die Masse des Lösungsmittels bleibt konstant, auch wenn sich das Volumen der Lösung bei Hitze leicht ändert. Der Van't-Hoff-Faktor (i) ist die Eingabe, die die meisten Menschen falsch verstehen: Es handelt sich nicht um die Anzahl der Atome im gelösten Stoff, sondern um die Anzahl unabhängiger Teilchen, in die er in Lösung zerfällt. Haushaltszucker (Saccharose) bleibt intakt, also i=1; Speisesalz spaltet sich in zwei Ionen auf, also ist i=2. Kb ist lösungsmittelspezifisch – der Wasserwert von 0,512 °C·kg/mol ist der Wert, den man sich merken sollte, da er in fast jedem Lehrbuchproblem vorkommt.
Grenzen und Randfälle
Der ideale Van't-Hoff-Faktor geht von einer vollständigen Dissoziation aus, die bei niedrigen, verdünnten Konzentrationen gut anhält, bei steigender Konzentration jedoch zusammenbricht – Ionen beginnen sich erneut zu paaren (Ionenpaarung), sodass das effektive i unter den idealen ganzzahligen Wert fällt. Für präzises Arbeiten bei hohen Konzentrationen verwenden Sie einen experimentell gemessenen i anstelle des theoretischen Wertes. Die Formel geht außerdem davon aus, dass der gelöste Stoff nicht flüchtig ist (er selbst verdampft nicht und trägt nicht zum Dampfdruck bei) – für flüchtige gelöste Stoffe wie Alkohol in Wasser gilt dieses einfache Modell nicht und stattdessen ist das Gesetz von Raoult für gemischte flüchtige Stoffe erforderlich.