Resolva ΔTb = i · Kb · m para descobrir quanto um soluto dissolvido aumenta o ponto de ebulição de um solvente - uma propriedade coligativa que depende apenas da contagem de partículas, não da identidade. Calcule a elevação diretamente, encontre o novo ponto de ebulição ou explore como o fator van't Hoff altera o resultado.
Entradas
Moles de soluto por quilograma de solvente (mol/kg).
Número de partículas nas quais o soluto se dissocia. Não eletrólitos: 1. Tipo NaCl: 2. Tipo CaCl₂: 3.
Constante específica do solvente, em °C·kg/mol. Água = 0,512.
Solventes comuns (define KB)
Resultado
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Insira a molalidade, o fator van't Hoff e Kb para calcular a elevação do ponto de ebulição.
Entradas
O ponto de ebulição do solvente puro é 1 atm, em °C. Água = 100.
Moles de soluto por quilograma de solvente (mol/kg).
Número de partículas nas quais o soluto se dissocia.
Constante específica do solvente, em °C·kg/mol.
Resultado
—
Insira o ponto de ebulição normal, a molalidade, o fator van't Hoff e Kb para calcular o novo ponto de ebulição.
Elevação do ponto de ebulição—
Dissociação de soluto
Moles de soluto por quilograma de solvente (mol/kg).
Constante específica do solvente, em °C·kg/mol. Água = 0,512.
Quantidade ideal de partículas. As soluções reais dissociam-se um pouco menos do que o ideal em concentrações mais altas.
Tipo de soluto (conjuntos eu)
Resultado
—
Insira molalidade, Kb e um fator de van't Hoff para ver como a dissociação altera a elevação.
4 min de leitura3 etapas7 termos3 exemplos6 perguntasΔTb = i · Kb · m
Dissolver qualquer coisa em um líquido aumenta seu ponto de ebulição – um efeito pequeno, mas mensurável, chamado elevação do ponto de ebulição.
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Etapas
Como usar esta calculadora
3 etapas▸
1
Insira a molalidade, o fator van't Hoff e Kb
Na guia Elevação, insira a molalidade da solução (moles de soluto por quilograma de solvente), o fator van't Hoff i (em quantas partículas o soluto se divide) e a constante ebulioscópica do solvente Kb. O Kb da água é 0,512 °C·kg/mol — use o chip predefinido ou procure o valor de outro solvente.
2
Leia a elevação
O cartão de resultados mostra ΔTb, o aumento da temperatura acima do ponto de ebulição do solvente puro. Mude para a guia Novo ponto de ebulição e adicione o ponto de ebulição normal do solvente para ver a temperatura de ebulição real da solução.
3
Compare tipos de soluto
Use a guia van't Hoff para ver como a dissociação altera o resultado: um não eletrólito como o açúcar (i=1) produz metade da elevação de um sal 1:1 como NaCl (i=2) na mesma molalidade, e um terço de um sal 1:3 como AlCl₃ (i=4).
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Referência
Fórmula e metodologia
2 fórmulas▸
Elevação do ponto de ebulição
ΔTb = i · Kb · m
ΔTb é a elevação do ponto de ebulição em °C. i é o fator van't Hoff - o número de partículas que uma unidade de fórmula de soluto produz em solução (1 para não eletrólitos como açúcar, 2 para NaCl, 3 para CaCl₂, 4 para AlCl₃, assumindo dissociação completa). Kb é a constante ebulioscópica do solvente em °C·kg/mol (0,512 para água). m é a molalidade da solução em mol/kg.
Novo ponto de ebulição
Tb(solution) = Tb(solvent) + ΔTb
O ponto de ebulição real da solução é igual ao ponto de ebulição normal do solvente puro mais a elevação. Para água (100 °C) com uma solução 1 molal de NaCl (i=2), o novo ponto de ebulição é 100 + (2 × 0,512 × 1) = 101,024 °C.
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Glossário
Principais termos explicados
7 termos▸
Elevação do ponto de ebuliçãoA quantidade que o ponto de ebulição de um solvente aumenta quando um soluto é dissolvido nele, denotado ΔTb e medido em °C ou K. É sempre positivo - a dissolução de um soluto sempre aumenta o ponto de ebulição.
Propriedade coligativaPropriedade de uma solução que depende apenas do número (concentração) de partículas dissolvidas, e não de sua identidade química. Elevação do ponto de ebulição, depressão do ponto de congelamento, redução da pressão de vapor e pressão osmótica são as quatro propriedades coligativas clássicas.
Molalidade (m)Moles de soluto por quilograma de solvente (mol/kg). Ao contrário da molaridade, a molalidade não muda com a temperatura porque é definida pela massa, não pelo volume – razão pela qual é a unidade de concentração usada nas fórmulas de propriedades coligativas.
fator de van't Hoff (i)O número de partículas individuais que uma unidade de fórmula de soluto produz quando se dissolve. Os não eletrólitos (açúcar, etanol) permanecem como moléculas únicas, então i = 1. Os compostos iônicos dissociam-se: NaCl → Na⁺ + Cl⁻ dá i=2; CaCl₂ → Ca²⁺ + 2Cl⁻ dá i=3. Soluções reais mostram i efetivo ligeiramente inferior ao valor ideal em concentrações mais altas devido ao emparelhamento iônico.
Constante ebulioscópica (Kb)Uma propriedade específica de cada solvente que dimensiona a intensidade com que seu ponto de ebulição responde às partículas dissolvidas, em °C·kg/mol. O Kb da água é 0,512; outros solventes como a cânfora (5,95) ou o benzeno (2,53) são muito mais sensíveis à mesma molalidade.
DissociaçãoA separação de um composto iônico em seus íons constituintes quando dissolvido em um solvente. A dissociação completa é assumida pelo fator de van't Hoff ideal; a dissociação incompleta (comum em soluções concentradas) reduz o i efetivo abaixo de seu valor ideal.
SolutoA substância sendo dissolvida no solvente para formar uma solução - o sal, açúcar ou outro composto cuja molalidade e fator van't Hoff impulsionam a elevação do ponto de ebulição.
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Situações comuns
Exemplos práticos
3 exemplos▸
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Estudante de química
Solução 1 molal de NaCl em água
Molalidade 1mol/kgfator de van't Hoff (i) 2KB (água) 0,512°C·kg/mol
ΔTb = 2 × 0,512 × 1 = 1,024 °C. Como o NaCl se dissocia totalmente em dois íons, ele produz o dobro da elevação de um não eletrólito na mesma molalidade - o novo ponto de ebulição é 101,02 °C.
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Cozinheiro caseiro
Salgando a água do macarrão
Molalidade ≈0,1 mol/kg (uma colher de sopa de sal por litro)fator de van't Hoff (i) 2KB (água) 0,512°C·kg/mol
Em concentrações típicas de cozimento, ΔTb ≈ 0,1 °C – muito pequeno para acelerar visivelmente o cozimento. Salgar a água do macarrão consiste em temperar o macarrão em si, e não aumentar o ponto de ebulição de nenhuma forma útil.
ΔTb = 1 × 0,512 × 3 = 1,536 °C. O açúcar não se dissocia, portanto, apesar da alta molalidade, a elevação ainda é modesta – os termômetros dos doces registram mudanças muito maiores no ponto de ebulição à medida que a água ferve e a molalidade continua subindo.
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Referência
Citar esta calculadora
APA e MLA▸
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Dissolver qualquer coisa em um líquido aumenta seu ponto de ebulição – um efeito pequeno, mas mensurável, chamado elevação do ponto de ebulição. É uma das quatro propriedades coligativas, o que significa que depende apenas de quantas partículas estão dissolvidas, e não de quais são. Esta calculadora aplica a fórmula padrão ΔTb = i·Kb·m para encontrar a elevação e o ponto de ebulição resultante para qualquer combinação soluto-solvente.
Como funciona a fórmula
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A adição de partículas de soluto a um solvente reduz a pressão de vapor do solvente em qualquer temperatura, porque as partículas de soluto ocupam parte da superfície onde as moléculas do solvente, de outra forma, escapariam para o vapor. Um líquido ferve quando sua pressão de vapor é igual à pressão atmosférica circundante, então uma solução com pressão de vapor mais baixa precisa de uma temperatura mais alta para atingir o mesmo limite - daí a elevação.
A relação ΔTb = i·Kb·m captura isso exatamente: mais partículas dissolvidas (maior i ou maior m) significa uma maior supressão da pressão de vapor e uma maior elevação. A constante de proporcionalidade Kb é medida empiricamente para cada solvente e inclui a massa molar do solvente e a entalpia de vaporização.
Entradas e o que elas significam
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Molalidade (m) é usada em vez de molaridade porque não muda com a temperatura - a massa do solvente permanece fixa mesmo quando o volume da solução muda ligeiramente com o calor. O fator van't Hoff (i) é a entrada que a maioria das pessoas erram: não é o número de átomos no soluto, é o número de partículas independentes em que ele se divide na solução. O açúcar de mesa (sacarose) permanece intacto, então i=1; o sal de cozinha se divide em dois íons, então i = 2. Kb é específico do solvente - o valor da água de 0,512 °C·kg/mol é aquele que vale a pena memorizar, já que aparece em quase todos os problemas dos livros didáticos.
Limites e casos extremos
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O fator de van't Hoff ideal assume a dissociação completa, que se mantém bem em concentrações baixas e diluídas, mas se decompõe à medida que a concentração aumenta - os íons começam a se emparelhar novamente (emparelhamento de íons), então o i efetivo cai abaixo do valor inteiro ideal. Para um trabalho preciso em altas concentrações, use um i medido experimentalmente em vez do valor teórico. A fórmula também assume que o soluto é não volátil (ele não evapora e não contribui com pressão de vapor) - para solutos voláteis como o álcool na água, este modelo simples não se aplica e, em vez disso, é necessária a lei de Raoult para voláteis mistos.
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Perguntas
Perguntas frequentes
6 perguntas▸
Qual é a fórmula para a elevação do ponto de ebulição?+
ΔTb = i · Kb · m, onde i é o fator van't Hoff (partículas por unidade de fórmula), Kb é a constante ebulioscópica do solvente (°C·kg/mol) e m é a molalidade da solução (mol/kg).
O que é Kb para água?+
A constante ebulioscópica da água é 0,512 °C·kg/mol. Outros solventes comuns têm constantes muito maiores – o benzeno é 2,53, a cânfora é 5,95 – o que significa que a mesma molalidade produz uma mudança maior no ponto de ebulição nesses solventes.
Salgar a água da massa faz com que ela ferva a uma temperatura mais elevada?+
Tecnicamente sim, mas o efeito é minúsculo. Uma típica colher de sopa de sal em alguns litros de água aumenta apenas ligeiramente a molalidade, produzindo uma elevação de uma pequena fração de grau – nem de longe o suficiente para acelerar significativamente o cozimento. O sal é adicionado à água do macarrão principalmente para dar sabor.
O que significa o fator van't Hoff?+
É o número de partículas individuais em que uma unidade de soluto se rompe quando dissolvida. O açúcar e outros compostos moleculares permanecem intactos (i=1). Os compostos iônicos dissociam-se em seus íons: NaCl dá 2 partículas (i=2), CaCl₂ dá 3 (i=3) e AlCl₃ dá 4 (i=4), assumindo dissociação completa.
Quais unidades a calculadora usa?+
A molalidade está em moles por quilograma (mol/kg), a constante ebulioscópica está em °C por kg por mol (°C·kg/mol), o fator van't Hoff não tem unidade e os pontos de ebulição e a elevação estão ambos em °C.
Qual a diferença entre a elevação do ponto de ebulição e a depressão do ponto de congelamento?+
São propriedades coligativas espelhadas impulsionadas pelo mesmo efeito de redução da pressão de vapor: o soluto dissolvido aumenta o ponto de ebulição (elevação, ΔTb positivo), mas diminui o ponto de congelamento (depressão, ΔTf negativo) da mesma solução. As fórmulas têm formato idêntico (ΔT = i·K·m), apenas com a constante crioscópica do solvente (Kf) em vez de Kb para depressão do ponto de congelamento.
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