はじめに
溶質の添加による溶媒の沸点の上昇は、沸点上昇と呼ばれます。
沸点上昇が起こるのはなぜですか?
液体の沸点は、蒸気圧が周囲環境の圧力と等しくなる温度です。不揮発性物質は容易に蒸発せず、蒸気圧が非常に低くなります (ゼロと仮定)。
その結果、溶液を沸騰させるには、より多くの熱を加える必要があります。沸点上昇は、溶液の沸点の上昇です。追加された溶質の濃度が増加すると、溶液の蒸気圧がさらに低下し、溶液の沸点が上昇します。
沸点上昇式
不揮発性物質回答の沸騰目的は、次のように表されます。
溶液の沸点は、純粋な溶媒の沸点に沸点上昇 (ΔTb) を加えたものに等しくなります。
沸騰目的の増加 (ΔTb) は、溶液内の物質の濃度に比例します。
方程式は次のとおりです。
ΔT b =i*K b *m
どこで、
- Kb は ebullioscopic 定数です
- m は溶質のモル濃度です
- i はヴァントホフ係数です
溶質の濃度が非常に高い場合、この式の精度が低下することに注意することが重要です。さらに、この式は揮発性溶剤には適用されません。
ebullioscopic 定数 (Kb) は、しばしば oC/molal または oC.kg.mol-1 で表されます。一般的な溶媒の Kb 値を下の表に示します。
| 溶剤 | K b 値 ( いいえ C.kg.mol -1 ) |
| 水 | 0.512 |
| フェノール | 3.04 |
| 酢酸 | 3.07 |
| クロロホルム | 3.63 |
| ベンゼン | 2.53 |
沸点上昇式を使用して、溶質の解離度と溶質のモル質量を計算できます。
沸点誘導の上昇
液体の沸点は重要な物性です。液体の沸点は、蒸気圧が大気圧 (1 気圧) と等しくなる温度です。不揮発性溶質を沸点で純粋な溶媒に加えると、溶液の蒸気圧は 1 気圧未満に低下します。蒸気圧を 1 気圧に戻すには、溶液の温度を上げる必要があります。その結果、溶液は純粋な溶媒の沸点 (Tb°) よりも高い温度 (Tb) で沸騰します。この沸点の上昇は、沸点上昇と呼ばれます。
温度が上がると溶液の蒸気圧が上がるとします。紫色の曲線は、純水の温度による蒸気圧の変化を示しています。水は100℃で1気圧の蒸気圧を持っています。その結果、水の沸点は 1000 C (Tb°) になります。溶質が水に加えられると、得られる溶液の蒸気圧が低下します。緑色の曲線は、溶液の温度に関する蒸気圧の変化を表しています。グラフは、溶液の蒸気圧が、Tb°よりも高い Tb 温度で 1 気圧に等しいことを示しています。これら 2 つの温度の差 (Tb–Tb°) が沸点上昇を示します。
沸点の上昇 (ΔTb) =Tb – Tb°
沸点の上昇は、溶質粒子の濃度に比例します。
ΔTb α m (9.23)
m はモル濃度での溶液の濃度を示します。
ΔTb =Kbm (9.23)
どこで、
Kb=はモル沸点上昇定数で、Ebullioscopic 定数としても知られています。
m=1 の場合、ΔTb=Kb;
その結果、Kb は沸点
沸点上昇の定義
沸点上昇現象 液体（溶媒）の沸点が別の化合物の添加によって上昇したときに発生し、純粋な溶媒よりも沸点が高い溶液が得られます。不揮発性溶質を純粋な溶媒に加えると、沸点が上昇します。
溶液中の溶解粒子の数は沸点の上昇に影響しますが、その正体は重要ではありません。溶媒と溶液の相互作用は、沸点上昇
ebullioscope を使用して沸点を正確に測定し、沸点上昇が発生したかどうか、および沸点がどの程度変化したかを検出します。
例 沸点上昇
3.5% (重量比) の塩化ナトリウム水溶液の沸点を計算してください。
与えられた溶液 1 kg には、0.035 kg の NaCl と 0.965 kg の H2O が含まれています。 NaCl のモル質量は 58.5 なので、溶液 1 kg 中の NaCl のモル数は次のようになります。
(35g)/(58.5g.mol-1) =0.598モル
1kg の溶液中の NaCl のモル濃度は次のように計算できます:
m =(0.598モル)/(0.965 kg) =0.619モル
水の沸点上昇定数は 0.512 oC.kg/molal です。 NaCl は 2 つのイオンに解離するため、この化合物の Van’t Hoff 係数は 2 です。したがって、沸点上昇 (ΔTb) は次のように計算できます。
ΔTb =2*(0.52oC/モル)*(0.619モル) =0.643oC
溶液の沸点 =純溶媒の沸点 + 沸点上昇
=100oC + 0.643oC =100.643oC
したがって、3.5% NaCl 溶液の沸点は 100.643oC です。
結論
熱を加えると、温度を上げずに液体が蒸気に変化します。任意の温度で、蒸気によって加えられる圧力がその温度での液体の蒸気圧と呼ばれる特性値に達するまで、液体はその上の空間で部分的に気化します。温度が上昇すると、蒸気圧が上昇します。沸点では、蒸気の泡が液体の内部で形成され、表面に上昇します。液体の沸点は、加える圧力によって異なります。通常の沸点は、蒸気圧が海面 (水銀柱 760 mm [29.92 インチ]) での通常の大気圧と等しくなる温度です。海面では、水は 100 °C (212 °F) で沸騰します。標高が高いほど、沸点温度は低くなります。
