¿Qué es el aumento ebulloscópico?
El aumento ebulloscópico es una propiedad coligativa: cuando se disuelve un soluto no volátil en un disolvente, el punto de ebullición de la disolución resultante sube por encima del que tiene el disolvente puro. La magnitud de ese incremento depende únicamente del número de partículas de soluto presentes, y no de su naturaleza química. Esta calculadora obtiene el aumento, \(\Delta T_b\), y, si lo deseas, el nuevo punto de ebullición de la disolución.
Cómo usar esta calculadora
Introduce tres valores: el factor de van't Hoff (\(i\)), la constante ebulloscópica del disolvente (\(K_b\), en °C·kg/mol) y la molalidad de la disolución (\(m\), en mol/kg). De forma opcional, puedes indicar el punto de ebullición normal del disolvente para obtener el punto de ebullición elevado. Para el agua, \(K_b \approx 0{,}512\) °C·kg/mol y el punto de ebullición normal es 100 °C.
La fórmula explicada
La relación es $$\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m$$ Aquí \(i\) es el factor de van't Hoff, es decir, el número de partículas que libera cada unidad fórmula al disolverse (1 para el azúcar, ~2 para el NaCl, ~3 para el CaCl₂). \(K_b\) es una propiedad característica del disolvente. \(m\) es la molalidad, los moles de soluto por kilogramo de disolvente. El nuevo punto de ebullición se obtiene simplemente como $$T_b = T_b^{0} + \Delta T_b$$
Ejemplo resuelto
Disolvemos 1 mol de NaCl en 1 kg de agua (\(m = 1\) mol/kg). El NaCl se disocia en Na⁺ y Cl⁻, por lo que \(i \approx 2\). Con \(K_b = 0{,}512\): $$\Delta T_b = 2 \times 0{,}512 \times 1 = 1{,}024 \ \text{°C}$$ La disolución hierve a unos \(100 + 1{,}024 = 101{,}024\) °C.
Constantes Ebulioscópicas (Kb) y Puntos de Ebullición de Disolventes Comunes
La constante ebulioscópica \(K_b\) es una propiedad del disolvente que relaciona la molalidad de una solución con su elevación del punto de ebullición a través de \(\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m\). Los valores de \(K_b\) más grandes significan que el punto de ebullición de un disolvente aumenta más abruptamente por mol de partículas disueltas. La tabla siguiente lista \(K_b\) (en °C·kg/mol) y el punto de ebullición normal (a 1 atm) para disolventes de laboratorio comunes.
| Disolvente | Kb (°C·kg/mol) | Punto de ebullición normal (°C) |
|---|---|---|
| Agua | 0.512 | 100 |
| Benceno | 2.53 | 80.1 |
| Cloroformo | 3.63 | 61.2 |
| Etanol | 1.22 | 78.4 |
| Ácido acético | 3.07 | 118.1 |
| Tetracloruro de carbono | 4.95 | 76.7 |
| Éter dietílico | 2.02 | 34.5 |
| Alcanfor | 5.95 | 207.4 |
| Ciclohexano | 2.79 | 80.7 |
Tenga en cuenta que los valores de \(K_b\) varían ligeramente entre las fuentes bibliográficas dependiendo de la temperatura de referencia y el método de medición; utilice el valor suministrado con su conjunto de datos específico cuando se requiera alta precisión.
Factores de van't Hoff Típicos para Solutos Comunes
El factor de van't Hoff \(i\) tiene en cuenta el número de partículas disueltas que produce cada unidad de fórmula en solución. Los no electrolitos como los azúcares no se disocian, por lo que \(i \approx 1\). Los compuestos iónicos se disocian en iones, dando un \(i\) ideal igual al número de iones. En soluciones reales, el apareamiento de iones reduce el valor efectivo por debajo del ideal, por lo que el \(i\) observado suele ser menor, especialmente para iones con cargas múltiples.
| Soluto | Fórmula | Iones producidos | i ideal | i observado aproximado (diluida) |
|---|---|---|---|---|
| Sacarosa | C₁₂H₂₂O₁₁ | ninguno (no electrolito) | 1 | 1 |
| Glucosa | C₆H₁₂O₆ | ninguno (no electrolito) | 1 | 1 |
| Cloruro de sodio | NaCl | Na⁺ + Cl⁻ | 2 | ~1.9 |
| Cloruro de potasio | KCl | K⁺ + Cl⁻ | 2 | ~1.9 |
| Cloruro de calcio | CaCl₂ | Ca²⁺ + 2 Cl⁻ | 3 | ~2.7 |
| Sulfato de magnesio | MgSO₄ | Mg²⁺ + SO₄²⁻ | 2 | ~1.3 |
| Sulfato de sodio | Na₂SO₄ | 2 Na⁺ + SO₄²⁻ | 3 | ~2.5 |
| Cloruro de aluminio | AlCl₃ | Al³⁺ + 3 Cl⁻ | 4 | ~3 (varía) |
| Ácido acético | CH₃COOH | electrolito débil (parcial) | 1–2 | ligeramente >1 |
Utilice el \(i\) ideal para estimaciones rápidas y el valor observado cuando coincida con datos experimentales. La divergencia marcada de MgSO₄ con respecto a su valor ideal de 2 refleja un apareamiento de iones extenso entre los iones con cargas dobles.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el factor de van't Hoff? Es el número efectivo de partículas que libera un soluto por cada unidad fórmula al disolverse. Los no electrolitos, como el azúcar, usan \(i = 1\); los compuestos iónicos usan el número de iones (con correcciones por la formación de pares iónicos a concentraciones altas).
¿En qué unidades se expresa la molalidad? La molalidad son los moles de soluto por kilogramo de disolvente (mol/kg), no por litro; por eso no varía con la temperatura.
¿Cuánto vale \(K_b\) en los disolventes más habituales? Agua 0,512; benceno 2,53; cloroformo 3,63; y etanol 1,22 °C·kg/mol.
