ما المقصود بارتفاع درجة الغليان؟

ارتفاع درجة الغليان هو إحدى الخواص الجامعة (Colligative Properties): فعند إذابة مادة مذابة غير متطايرة في مذيب، ترتفع درجة غليان المحلول الناتج فوق درجة غليان المذيب النقي. ويعتمد مقدار هذا الارتفاع على عدد جسيمات المادة المذابة فقط، لا على طبيعتها الكيميائية. تحسب هذه الأداة مقدار الارتفاع $\Delta T_b$، كما يمكنها حساب درجة الغليان الجديدة للمحلول.

مخطط طور يقارن درجتي غليان المذيب النقي والمحلول — إضافة المذاب ترفع درجة الغليان: على المحلول أن يصل إلى درجة حرارة أعلى ليعادل الضغط الجوي.

كيفية استخدام الحاسبة

أدخل ثلاث قيم: معامل فانت هوف ($i$)، وثابت الغليان للمذيب ($K_b$ بوحدة $\text{°C}\cdot\text{kg/mol}$)، ومولالية المحلول ($m$ بوحدة $\text{mol/kg}$). ويمكنك اختياريًا إدخال درجة الغليان الطبيعية للمذيب للحصول على درجة الغليان المرتفعة. وبالنسبة للماء، فإن $K_b \approx 0.512\ \text{°C}\cdot\text{kg/mol}$ ودرجة غليانه الطبيعية $100\ \text{°C}$.

شرح المعادلة

العلاقة هي $$\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m$$ حيث يمثّل $i$ معامل فانت هوف — أي عدد الجسيمات الذائبة التي تنتجها كل وحدة صيغة كيميائية (1 للسكر، ~2 لكلوريد الصوديوم NaCl، ~3 لكلوريد الكالسيوم CaCl₂). أما $K_b$ فهو خاصية مميزة للمذيب. و$m$ هي المولالية، أي عدد مولات المادة المذابة لكل كيلوغرام من المذيب. وتُحسب درجة الغليان الجديدة ببساطة من العلاقة $$T_b = T_b^{0} + \Delta T_b$$

مخطط يوضح عوامل صيغة ارتفاع درجة الغليان — تعتمد $\Delta T_b$ على ثلاثة عوامل: عامل فانت هوف $i$، وثابت الغليان $K_b$، والمولالية $m$.

مثال محلول

أذِب 1 مول من كلوريد الصوديوم NaCl في 1 كغ من الماء ($m = 1\ \text{mol/kg}$). يتفكك NaCl إلى أيوني Na⁺ وCl⁻، لذا فإن $i \approx 2$. وبأخذ $K_b = 0.512$ نحصل على: $$\Delta T_b = 2 \times 0.512 \times 1 = 1.024\ \text{°C}$$ وعليه يغلي المحلول عند نحو $100 + 1.024 = 101.024\ \text{°C}$.

ثوابت الغليان (Kb) ودرجات غليان المذيبات الشائعة

ثابت الغليان $K_b$ هو خاصية المذيب التي تربط بين مولالية المحلول وارتفاع درجة غليانه من خلال $\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m$. قيم $K_b$ الأكبر تعني أن درجة غليان المذيب ترتفع بشكل أكثر انحدارًا لكل مول من الجسيمات المذابة. الجدول أدناه يسرد $K_b$ (بوحدة °C·kg/mol) ودرجة الغليان الطبيعية (عند 1 atm) للمذيبات الشائعة في المختبر.

المذيب	K_b (°C·kg/mol)	درجة الغليان الطبيعية (°C)
الماء	0.512	100
البنزين	2.53	80.1
الكلوروفورم	3.63	61.2
الإيثانول	1.22	78.4
حمض الخليك	3.07	118.1
رابع كلوريد الكربون	4.95	76.7
الإيثر الثنائي	2.02	34.5
الكافور	5.95	207.4
السيكلوهكسان	2.79	80.7

لاحظ أن قيم $K_b$ تختلف قليلاً بين مصادر الأدب اعتمادًا على درجة الحرارة المرجعية وطريقة القياس؛ استخدم القيمة المرفقة مع مجموعة البيانات المحددة لديك عند الحاجة إلى دقة عالية.

عوامل فان 'ت هوف النموذجية للمذابات الشائعة

عامل فان 'ت هوف $i$ يأخذ في الاعتبار عدد الجسيمات المذابة التي تنتجها كل وحدة صيغة في المحلول. المواد غير الإلكترولايتية مثل السكريات لا تنفصل، لذا $i \approx 1$. المركبات الأيونية تنفصل إلى أيونات، مما يعطي $i$ مثاليًا يساوي عدد الأيونات. في المحاليل الحقيقية، يقلل اقتران الأيونات القيمة الفعالة عن المثالية، لذلك $i$ المرصود غالبًا ما يكون أقل، خاصة بالنسبة للأيونات ذات الشحنة المتعددة.

المذاب	الصيغة	الأيونات المُنتجة	i المثالي	i المرصود التقريبي (مخفف)
السكروز	C₁₂H₂₂O₁₁	لا شيء (غير إلكترولايت)	1	1
الجلوكوز	C₆H₁₂O₆	لا شيء (غير إلكترولايت)	1	1
كلوريد الصوديوم	NaCl	Na⁺ + Cl⁻	2	~1.9
كلوريد البوتاسيوم	KCl	K⁺ + Cl⁻	2	~1.9
كلوريد الكالسيوم	CaCl₂	Ca²⁺ + 2 Cl⁻	3	~2.7
كبريتات المغنيسيوم	MgSO₄	Mg²⁺ + SO₄²⁻	2	~1.3
كبريتات الصوديوم	Na₂SO₄	2 Na⁺ + SO₄²⁻	3	~2.5
كلوريد الألومنيوم	AlCl₃	Al³⁺ + 3 Cl⁻	4	~3 (يختلف)
حمض الخليك	CH₃COOH	إلكترولايت ضعيف (جزئي)	1–2	أكبر قليلاً من 1

استخدم $i$ المثالي للتقديرات السريعة والقيمة المرصودة عند مطابقة البيانات التجريبية. الاختلاف الكبير لـ MgSO₄ عن قيمتها المثالية البالغة 2 يعكس اقتران أيوني واسع بين الأيونات ثنائية الشحنة.

الأسئلة الشائعة

ما هو معامل فانت هوف؟ هو العدد الفعّال للجسيمات التي تطلقها المادة المذابة لكل وحدة صيغة عند ذوبانها. تستخدم المواد غير الإلكتروليتية مثل السكر القيمة $i = 1$، بينما تستخدم المركبات الأيونية عدد الأيونات (مع تصحيحات لاقتران الأيونات عند التراكيز العالية).

ما الوحدة المستخدمة للمولالية؟ المولالية هي عدد مولات المادة المذابة لكل كيلوغرام من المذيب ($\text{mol/kg}$)، وليست لكل لتر — وهي لا تتغير بتغير درجة الحرارة.

ما قيمة $K_b$ لبعض المذيبات الشائعة؟ الماء 0.512، والبنزين 2.53، والكلوروفورم 3.63، والإيثانول 1.22 $\text{°C}\cdot\text{kg/mol}$.

حاسبة ارتفاع درجة الغليان

أدخل الحساب

صيغة رياضية

Boiling Point Elevation (ΔTb)

نتائج