Résolvez ΔTb = i · Kb · m pour calculer l’élévation du point d’ébullition d’un solvant provoquée par un soluté dissous. Cette propriété colligative dépend du nombre de particules, et non de leur identité. Calculez directement l’élévation, trouvez le nouveau point d’ébullition ou explorez l’effet du facteur de van ’t Hoff.
Inputs
Moles de soluté par kilogramme de solvant (mol/kg).
Nombre de particules formées par dissociation du soluté. Non-électrolytes : 1. Type NaCl : 2. Type CaCl₂ : 3.
Constante propre au solvant, en °C·kg/mol. Eau = 0.512.
Common solvents (sets Kb)
Résultat
—
Enter molality, the van't Hoff factor, and Kb to compute the boiling point elevation.
Inputs
Point d’ébullition du solvant pur à 1 atm, en °C. Eau = 100.
Moles de soluté par kilogramme de solvant (mol/kg).
Nombre de particules formées par dissociation du soluté.
Constante propre au solvant, en °C·kg/mol.
Résultat
—
Enter the normal boiling point, molality, the van't Hoff factor, and Kb to compute the new boiling point.
Élévation du point d’ébullition—
Solute dissociation
Moles de soluté par kilogramme de solvant (mol/kg).
Constante propre au solvant, en °C·kg/mol. Eau = 0.512.
Nombre idéal de particules. Dans les solutions réelles, la dissociation est légèrement inférieure à la valeur idéale aux concentrations élevées.
Solute type (sets i)
Résultat
—
Enter molality, Kb, and a van't Hoff factor to see how dissociation changes the elevation.
4 min de lecture3 étapes7 termes3 exemples6 questionsΔTb = i · Kb · m
La dissolution d’une substance dans un liquide élève son point d’ébullition : un effet faible, mais mesurable, appelé élévation du point d’ébullition.
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Étapes
Comment utiliser cette calculatrice
3 étapes▸
1
Saisissez la molalité, le facteur de van ’t Hoff et Kb
Dans l’onglet Élévation, saisissez la molalité de la solution (moles de soluté par kilogramme de solvant), le facteur de van ’t Hoff i (nombre de particules formées par le soluté) et la constante ébullioscopique Kb du solvant. Pour l’eau, Kb vaut 0.512 °C·kg/mol : utilisez le préréglage ou recherchez la valeur d’un autre solvant.
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Consultez l’élévation
La carte de résultat affiche ΔTb, l’augmentation de température par rapport au point d’ébullition du solvant pur. Passez à l’onglet Nouveau point d’ébullition et ajoutez le point d’ébullition normal du solvant pour obtenir la température d’ébullition réelle de la solution.
3
Comparez les types de solutés
Utilisez l’onglet Van ’t Hoff pour voir comment la dissociation modifie le résultat : à molalité égale, un non-électrolyte comme le sucre (i=1) produit la moitié de l’élévation d’un sel 1:1 comme NaCl (i=2), et le tiers de celle d’un sel 1:3 comme AlCl₃ (i=4).
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Référence
Formule et méthodologie
2 formules▸
Élévation du point d’ébullition
ΔTb = i · Kb · m
ΔTb est l’élévation du point d’ébullition en °C. i est le facteur de van ’t Hoff, c’est-à-dire le nombre de particules formées en solution par une unité de formule du soluté (1 pour les non-électrolytes comme le sucre, 2 pour NaCl, 3 pour CaCl₂ et 4 pour AlCl₃, en supposant une dissociation complète). Kb est la constante ébullioscopique du solvant en °C·kg/mol (0.512 pour l’eau). m est la molalité de la solution en mol/kg.
Nouveau point d’ébullition
Tb(solution) = Tb(solvent) + ΔTb
Le point d’ébullition réel de la solution est égal au point d’ébullition normal du solvant pur plus l’élévation. Pour l’eau (100 °C) avec une solution de NaCl à 1 molal (i=2), le nouveau point d’ébullition est 100 + (2 × 0.512 × 1) = 101.024 °C.
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Glossaire
Termes clés expliqués
7 termes▸
Élévation du point d’ébullitionAugmentation du point d’ébullition d’un solvant lorsqu’un soluté y est dissous, notée ΔTb et mesurée en °C ou en K. Elle est toujours positive : la dissolution d’un soluté élève toujours le point d’ébullition.
Propriété colligativePropriété d’une solution qui dépend uniquement du nombre (de la concentration) des particules dissoutes, et non de leur identité chimique. L’élévation du point d’ébullition, l’abaissement du point de congélation, l’abaissement de la pression de vapeur et la pression osmotique sont les quatre propriétés colligatives classiques.
Molalité (m)Nombre de moles de soluté par kilogramme de solvant (mol/kg). Contrairement à la molarité, la molalité ne varie pas avec la température, car elle est définie par la masse et non par le volume. C’est pourquoi elle est utilisée dans les formules des propriétés colligatives.
Facteur de van ’t Hoff (i)Nombre de particules individuelles formées par la dissolution d’une unité de formule du soluté. Les non-électrolytes (sucre, éthanol) restent des molécules uniques, donc i=1. Les composés ioniques se dissocient : NaCl → Na⁺ + Cl⁻ donne i=2 ; CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻ donne i=3. Aux concentrations élevées, les solutions réelles présentent un facteur i effectif légèrement inférieur à la valeur idéale, en raison de l’association des ions.
Constante ébullioscopique (Kb)Propriété propre à chaque solvant qui détermine l’intensité de la réponse de son point d’ébullition aux particules dissoutes, en °C·kg/mol. Kb vaut 0.512 pour l’eau ; d’autres solvants, comme le camphre (5.95) ou le benzène (2.53), sont beaucoup plus sensibles à la même molalité.
DissociationSéparation d’un composé ionique en ses ions constitutifs lorsqu’il se dissout dans un solvant. Le facteur de van ’t Hoff idéal suppose une dissociation complète ; une dissociation incomplète, fréquente dans les solutions concentrées, réduit le facteur i effectif en dessous de sa valeur idéale.
SolutéSubstance dissoute dans un solvant pour former une solution : sel, sucre ou autre composé dont la molalité et le facteur de van ’t Hoff déterminent l’élévation du point d’ébullition.
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Situations types
Exemples concrets
3 exemples▸
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Étudiant en chimie
Solution de NaCl à 1 molal dans l’eau
Molalité 1 mol/kgFacteur de van ’t Hoff (i) 2Kb (eau) 0.512 °C·kg/mol
ΔTb = 2 × 0.512 × 1 = 1.024 °C. Comme NaCl se dissocie complètement en deux ions, l’élévation est deux fois supérieure à celle d’un non-électrolyte à la même molalité. Le nouveau point d’ébullition est 101.02 °C.
🍝
Cuisinier amateur
Eau salée pour les pâtes
Molalité ≈0.1 mol/kg (une cuillère à soupe de sel par litre)Facteur de van ’t Hoff (i) 2Kb (eau) 0.512 °C·kg/mol
Aux concentrations courantes en cuisine, ΔTb ≈ 0.1 °C : c’est trop faible pour accélérer sensiblement la cuisson. On sale l’eau des pâtes pour assaisonner les pâtes, et non pour augmenter utilement le point d’ébullition.
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Confiseur
Sirop de sucre concentré
Molalité 3 mol/kg (sirop épais)Facteur de van ’t Hoff (i) 1 (non-électrolyte)Kb (eau) 0.512 °C·kg/mol
ΔTb = 1 × 0.512 × 3 = 1.536 °C. Le sucre ne se dissocie pas ; malgré la forte molalité, l’élévation reste modeste. Les thermomètres à sucre mesurent des variations de point d’ébullition bien plus importantes à mesure que l’eau s’évapore et que la molalité augmente.
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Référence
Citer cette calculatrice
APA et MLA▸
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La dissolution d’une substance dans un liquide élève son point d’ébullition : un effet faible, mais mesurable, appelé élévation du point d’ébullition. C’est l’une des quatre propriétés colligatives, qui dépendent uniquement du nombre de particules dissoutes et non de leur nature. Ce calculateur applique la formule standard ΔTb = i·Kb·m pour déterminer l’élévation et le point d’ébullition obtenu pour toute combinaison de soluté et de solvant.
Fonctionnement de la formule
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L’ajout de particules de soluté à un solvant abaisse sa pression de vapeur à une température donnée, car ces particules occupent une partie de la surface où les molécules de solvant pourraient autrement s’évaporer. Un liquide bout lorsque sa pression de vapeur atteint la pression atmosphérique environnante. Une solution dont la pression de vapeur est plus faible doit donc atteindre une température plus élevée pour parvenir à ce seuil : d’où l’élévation.
La relation ΔTb = i·Kb·m décrit précisément cet effet : plus le nombre de particules dissoutes est élevé (i ou m augmente), plus la pression de vapeur diminue et plus l’élévation est importante. La constante de proportionnalité Kb est mesurée expérimentalement pour chaque solvant ; elle tient compte de sa masse molaire et de son enthalpie de vaporisation.
Données saisies et signification
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La molalité (m) est utilisée plutôt que la molarité, car elle ne varie pas avec la température : la masse du solvant reste fixe même si le volume de la solution change légèrement sous l’effet de la chaleur. Le facteur de van ’t Hoff (i) est la valeur la plus souvent mal comprise : il ne représente pas le nombre d’atomes du soluté, mais le nombre de particules indépendantes formées en solution. Le sucre de table (saccharose) reste intact, donc i=1 ; le sel de table se sépare en deux ions, donc i=2. Kb dépend du solvant. La valeur de 0.512 °C·kg/mol pour l’eau mérite d’être retenue, car elle apparaît dans presque tous les exercices de manuel.
Limites et cas particuliers
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Le facteur de van ’t Hoff idéal suppose une dissociation complète, ce qui est valable pour les solutions diluées, mais moins à mesure que la concentration augmente : les ions commencent à se réassocier, et le facteur i effectif passe sous sa valeur entière idéale. Pour les calculs précis à forte concentration, utilisez une valeur de i mesurée expérimentalement plutôt que la valeur théorique. La formule suppose également que le soluté est non volatil (il ne s’évapore pas lui-même et ne contribue pas à la pression de vapeur). Ce modèle simple ne convient pas aux solutés volatils comme l’alcool dans l’eau ; il faut alors utiliser la loi de Raoult pour les mélanges de composés volatils.
❓
Questions
Questions fréquentes
6 questions▸
Quelle est la formule de l’élévation du point d’ébullition ?+
ΔTb = i · Kb · m, où i est le facteur de van ’t Hoff (particules par unité de formule), Kb la constante ébullioscopique du solvant (°C·kg/mol) et m la molalité de la solution (mol/kg).
Quelle est la valeur de Kb pour l’eau ?+
La constante ébullioscopique de l’eau vaut 0.512 °C·kg/mol. D’autres solvants courants ont des constantes bien plus élevées : 2.53 pour le benzène et 5.95 pour le camphre. À molalité égale, l’élévation du point d’ébullition est donc plus importante dans ces solvants.
Le sel fait-il vraiment bouillir l’eau des pâtes à une température plus élevée ?+
Techniquement, oui, mais l’effet est minime. Une cuillère à soupe de sel dans quelques litres d’eau n’augmente que légèrement la molalité et ne produit qu’une fraction de degré d’élévation, trop peu pour accélérer sensiblement la cuisson. Le sel est principalement ajouté à l’eau des pâtes pour le goût.
Que signifie le facteur de van ’t Hoff ?+
Il indique le nombre de particules individuelles formées par la dissolution d’une unité de soluté. Le sucre et les autres composés moléculaires restent intacts (i=1). Les composés ioniques se dissocient en ions : NaCl donne 2 particules (i=2), CaCl₂ en donne 3 (i=3) et AlCl₃ en donne 4 (i=4), en supposant une dissociation complète.
Quelles unités le calculateur utilise-t-il ?+
La molalité est exprimée en moles par kilogramme (mol/kg), la constante ébullioscopique en °C·kg/mol, le facteur de van ’t Hoff est sans unité, et les points d’ébullition ainsi que l’élévation sont exprimés en °C.
Quelle est la différence entre l’élévation du point d’ébullition et l’abaissement du point de congélation ?+
Ce sont deux propriétés colligatives inverses, dues au même abaissement de la pression de vapeur : un soluté dissous élève le point d’ébullition (élévation, ΔTb positif), mais abaisse le point de congélation (abaissement, ΔTf négatif) de la même solution. Les formules ont la même forme (ΔT = i·K·m) ; pour le point de congélation, on utilise la constante cryoscopique du solvant (Kf) au lieu de Kb.
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