क्वथनांक उन्नयन क्या है?
क्वथनांक उन्नयन एक अणुसंख्य गुण (colligative property) है: जब किसी विलायक में कोई अवाष्पशील विलेय घोला जाता है, तो बनने वाले विलयन का क्वथनांक शुद्ध विलायक के क्वथनांक से ऊपर बढ़ जाता है। इस वृद्धि की मात्रा केवल इस बात पर निर्भर करती है कि विलेय के कितने कण मौजूद हैं, न कि उनकी रासायनिक प्रकृति पर। यह कैलकुलेटर इस उन्नयन \(\Delta T_b\) की गणना करता है और चाहें तो विलयन का नया क्वथनांक भी बता देता है।
इस कैलकुलेटर का उपयोग कैसे करें
तीन मान भरें: वान्ट हॉफ गुणांक (\(i\)), विलायक का क्वथनांक स्थिरांक (\(K_b\), °C·kg/mol में) और विलयन की मोललता (\(m\), mol/kg में)। यदि आप उन्नत क्वथनांक भी जानना चाहते हैं तो विलायक का सामान्य क्वथनांक भी भर सकते हैं। पानी के लिए \(K_b \approx 0.512\) °C·kg/mol और सामान्य क्वथनांक 100 °C होता है।
सूत्र की व्याख्या
इसका संबंध है $$\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m$$ यहाँ i वान्ट हॉफ गुणांक है — यानी प्रत्येक सूत्र इकाई से बनने वाले घुले हुए कणों की संख्या (चीनी के लिए 1, NaCl के लिए लगभग 2, CaCl₂ के लिए लगभग 3)। Kb विलायक का एक गुण है। m मोललता है, यानी प्रति किलोग्राम विलायक में विलेय के मोल। नया क्वथनांक बस इतना है: $$T_b = T_b^{0} + \Delta T_b$$
हल किया गया उदाहरण
1 मोल NaCl को 1 किलोग्राम पानी में घोलें (\(m = 1\) mol/kg)। NaCl, Na⁺ और Cl⁻ में वियोजित हो जाता है, इसलिए \(i \approx 2\)। \(K_b = 0.512\) के साथ: $$\Delta T_b = 2 \times 0.512 \times 1 = 1.024\ \text{°C}$$ यह विलयन लगभग \(100 + 1.024 = 101.024\) °C पर उबलेगा।
सामान्य विलायकों के इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक (Kb) और क्वथनांक
इबुलिओस्कोपिक स्थिरांक \(K_b\) विलायक का एक गुण है जो किसी घोल की मोलैलिटी को इसके क्वथनांक वृद्धि से \(\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m\) के माध्यम से संबंधित करता है। बड़े \(K_b\) मान का अर्थ है कि विलायक का क्वथनांक घुले हुए कणों के प्रति मोल अधिक तेजी से बढ़ता है। नीचे दी गई तालिका सामान्य प्रयोगशाला विलायकों के लिए \(K_b\) (°C·kg/mol में) और सामान्य क्वथनांक (1 atm पर) को सूचीबद्ध करती है।
| विलायक | Kb (°C·kg/mol) | सामान्य क्वथनांक (°C) |
|---|---|---|
| जल | 0.512 | 100 |
| बेंजीन | 2.53 | 80.1 |
| क्लोरोफॉर्म | 3.63 | 61.2 |
| इथेनॉल | 1.22 | 78.4 |
| एसिटिक एसिड | 3.07 | 118.1 |
| कार्बन टेट्राक्लोराइड | 4.95 | 76.7 |
| डाइएथिल ईथर | 2.02 | 34.5 |
| कपूर | 5.95 | 207.4 |
| साइक्लोहेक्सेन | 2.79 | 80.7 |
ध्यान दें कि \(K_b\) मान साहित्य स्रोतों के बीच संदर्भ तापमान और माप विधि के आधार पर थोड़ा भिन्न होते हैं; उच्च सटीकता की आवश्यकता होने पर अपने विशिष्ट डेटा सेट के साथ दिया गया मान उपयोग करें।
सामान्य विलेय के लिए वैंट हॉफ कारक (van't Hoff factors)
वैंट हॉफ कारक \(i\) घोल में प्रत्येक सूत्र इकाई द्वारा उत्पादित घुले हुए कणों की संख्या को ध्यान में रखता है। गैर-विद्युत्-अपघट्य जैसे शर्करा विघटित नहीं होते हैं, इसलिए \(i \approx 1\)। आयनिक यौगिक आयनों में विघटित हो जाते हैं, जिससे एक आदर्श \(i\) आयनों की संख्या के बराबर होता है। वास्तविक घोलों में आयन युग्मन प्रभावी मान को आदर्श से कम करता है, इसलिए देखा गया \(i\) अक्सर कम होता है, विशेष रूप से बहु-आवेशित आयनों के लिए।
| विलेय | सूत्र | उत्पादित आयन | आदर्श i | लगभग देखा गया i (तनु) |
|---|---|---|---|---|
| सुक्रोज | C₁₂H₂₂O₁₁ | कोई नहीं (गैर-विद्युत्-अपघट्य) | 1 | 1 |
| ग्लूकोज | C₆H₁₂O₆ | कोई नहीं (गैर-विद्युत्-अपघट्य) | 1 | 1 |
| सोडियम क्लोराइड | NaCl | Na⁺ + Cl⁻ | 2 | ~1.9 |
| पोटेशियम क्लोराइड | KCl | K⁺ + Cl⁻ | 2 | ~1.9 |
| कैल्शियम क्लोराइड | CaCl₂ | Ca²⁺ + 2 Cl⁻ | 3 | ~2.7 |
| मैग्नीशियम सल्फेट | MgSO₄ | Mg²⁺ + SO₄²⁻ | 2 | ~1.3 |
| सोडियम सल्फेट | Na₂SO₄ | 2 Na⁺ + SO₄²⁻ | 3 | ~2.5 |
| एलुमिनियम क्लोराइड | AlCl₃ | Al³⁺ + 3 Cl⁻ | 4 | ~3 (भिन्न) |
| एसिटिक एसिड | CH₃COOH | कमजोर विद्युत्-अपघट्य (आंशिक) | 1–2 | थोड़ा >1 |
तीव्र अनुमान के लिए आदर्श \(i\) का उपयोग करें और प्रायोगिक डेटा से मेल खाते समय देखे गए मान का उपयोग करें। MgSO₄ का इसके आदर्श मान 2 से अधिक विचलन दोहरे-आवेशित आयनों के बीच व्यापक आयन युग्मन को दर्शाता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
वान्ट हॉफ गुणांक क्या है? यह घुलने पर किसी विलेय द्वारा प्रति सूत्र इकाई छोड़े गए कणों की प्रभावी संख्या है। चीनी जैसे अनायनिक पदार्थों के लिए \(i = 1\) होता है; आयनिक यौगिकों के लिए आयनों की संख्या के बराबर (उच्च सांद्रता पर आयन-युग्मन के लिए कुछ सुधार के साथ)।
मोललता किस इकाई में मापी जाती है? मोललता प्रति किलोग्राम विलायक में विलेय के मोल (mol/kg) होती है, न कि प्रति लीटर — और यह तापमान के साथ नहीं बदलती।
आम विलायकों के लिए Kb क्या है? पानी 0.512, बेंजीन 2.53, क्लोरोफॉर्म 3.63 और इथेनॉल 1.22 °C·kg/mol।
