Độ tăng điểm sôi là gì?
Độ tăng điểm sôi là một tính chất tập hợp (colligative): khi hòa tan một chất tan không bay hơi vào dung môi, nhiệt độ sôi của dung dịch sẽ cao hơn so với dung môi nguyên chất. Mức tăng này chỉ phụ thuộc vào số lượng hạt chất tan có trong dung dịch chứ không phụ thuộc vào bản chất của chúng. Công cụ này giúp bạn tính độ tăng điểm sôi (\(\Delta T_b\)) và nhiệt độ sôi mới của dung dịch.
Cách sử dụng máy tính
Bạn hãy nhập bốn giá trị: hệ số van't Hoff i (bằng 1 với chất không điện li như đường, khoảng 2 với NaCl, khoảng 3 với CaCl₂); hằng số tăng điểm sôi theo molan Kb đặc trưng cho dung môi (0,512 °C·kg/mol đối với nước); nồng độ molan của dung dịch (số mol chất tan trên mỗi kilôgam dung môi); và nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất (100 °C đối với nước). Công cụ sẽ trả về \(\Delta T_b\) cùng nhiệt độ sôi mới.
Giải thích công thức
Công thức cơ bản là $$\Delta T_b = \text{i} \cdot \text{K}_b \cdot \text{m}$$ Hệ số van't Hoff phản ánh sự phân li của hợp chất ion thành nhiều hạt khác nhau. Kb là hằng số riêng của từng dung môi. Nhân ba đại lượng này với nhau ta được mức tăng nhiệt độ, sau đó cộng vào nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất: $$T_{b,\text{new}} = \text{Pure BP} + \Delta T_b$$
Ví dụ minh họa
Giả sử hòa tan NaCl vào nước với nồng độ molan 1 mol/kg. NaCl phân li thành Na⁺ và Cl⁻ nên i ≈ 2, Kb = 0,512, m = 1. Khi đó $$\Delta T_b = 2 \times 0{,}512 \times 1 = 1{,}024 \ \degree\text{C}$$ Nhiệt độ sôi mới của dung dịch là \(100 + 1{,}024 = \mathbf{101{,}024 \ \degree\text{C}}\).
Hằng số Kb và Hệ số van't Hoff
Nâng cao độ nóng chảy (độ tăng điểm sôi) là tính chất đồng thái độ được mô tả bằng phương trình:
$$\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot m$$trong đó \(i\) là hệ số van't Hoff (số hạt tan mỗi đơn vị công thức của chất tan), \(K_b\) là hằng số nhiệt độ sôi mol (hằng số nâng cao điểm sôi của dung môi) tính bằng °C·kg/mol, và \(m\) là độ molal của dung dịch tính bằng mol/kg. Điểm sôi nâng cao của dung dịch là điểm sôi của dung môi nguyên chất cộng với \(\Delta T_b\).
Hằng số Nhiệt độ sôi (Kb) của các Dung môi Thường gặp
Mỗi dung môi có một giá trị \(K_b\) đặc trưng chỉ phụ thuộc vào dung môi, không phụ thuộc vào chất tan. Các giá trị \(K_b\) lớn hơn tạo ra mức tăng cao hơn trên một đơn vị molal.
| Dung môi | Kb (°C·kg/mol) | Điểm sôi bình thường (°C) |
|---|---|---|
| Nước | 0.512 | 100 |
| Ethanol | 1.22 | 78.4 |
| Benzen | 2.53 | 80.1 |
| Chloroform | 3.63 | 61.2 |
| Axit acetic | 3.07 | 118 |
Hệ số van't Hoff Điển hình (i)
Hệ số van't Hoff phản ánh có bao nhiêu hạt một chất tan giải phóng khi tan. Các chất không điện li như đường không phân tách (\(i = 1\)), trong khi các hợp chất ion phân tách thành nhiều ion, làm tăng \(i\). Các giá trị bên dưới là các hệ số lý tưởng (lý thuyết); các giá trị thực tế đo được thường thấp hơn một chút do ghép ion.
| Chất tan | Sự phân tách | Hệ số van't Hoff (i) |
|---|---|---|
| Đường / glucose (không điện li) | không phân tách | 1 |
| Natri clorua (NaCl) | Na⁺ + Cl⁻ | 2 |
| Canxi clorua (CaCl₂) | Ca²⁺ + 2 Cl⁻ | 3 |
| Kali sunfat (K₂SO₄) | 2 K⁺ + SO₄²⁻ | 3 |
| Nhôm clorua (AlCl₃) | Al³⁺ + 3 Cl⁻ | 4 |
Như một tài liệu tham khảo nhanh, hòa tan 1 mol/kg NaCl trong nước làm tăng điểm sôi thêm 1.024 °C, tạo ra một dung dịch có điểm sôi khoảng 101.024 °C.
Câu hỏi thường gặp
Hệ số van't Hoff là gì? Đó là số hạt mà một đơn vị công thức tạo ra khi tan trong dung dịch — bằng 1 với chất tan phân tử và từ 2 trở lên với các muối phân li.
Nên dùng giá trị Kb nào? Hãy dùng hằng số tương ứng với dung môi của bạn: nước 0,512; ethanol 1,22; benzen 2,53 °C·kg/mol.
Lượng chất tan có quan trọng không? Chỉ quan trọng thông qua nồng độ molan và số hạt sinh ra; bản chất hóa học (ngoài việc phân li) không ảnh hưởng đến \(\Delta T_b\).
