Эбулиоскопия

Аппарат Бекмана для эбулиоскопического определения молекулярных масс растворённых веществ

Эбулиоскопи́я (от Шаблон:Lang-la — вскипаю и Шаблон:Lang-grc — смотрю) — метод исследования растворов, основанный на измерении повышения их температуры кипения по сравнению с чистым растворителем. Используется для определения молекулярной массы растворенного вещества, активности растворителя, степени диссоциации (или изотонического коэффициента).

Температура кипения жидкости — такая температура, при которой давление пара над жидкостью равно внешнему давлению. В то же время давление пара над раствором нелетучего вещества практически полностью определяется давлением пара растворителя и, в соответствии с законом Рауля, может быть выражено уравнением:

$p_1=p_1^0\cdot x_1$

где $x_1$ — мольная доля растворителя.

Видно, что при повышении концентрации растворенного вещества давление пара над раствором будет снижаться, а следовательно, при неизменном внешнем давлении, будет расти температура кипения.

С учётом уравнения Клапейрона — Клаузиуса можно показать, что изменение температуры кипения раствора ($\mathrm{\Delta }{T}_{boil}$) может быть рассчитано по формуле:

$\mathrm{\Delta }{T}_{boil}=\left[\frac{R\cdot (T_{boil}^0{)}^2{M}_1}{\mathrm{\Delta }{H}_{boil}}\right]\cdot Cm$

где $\mathrm{\Delta }{H}_{boil}$ — энтальпия испарения;

$M_1$ — молярная масса растворителя;

$Cm$ — моляльная концентрация растворенного вещества;

$T_{boil}^0$- нормальная температура кипения чистого растворителя (т.е. при давлении 1 бар).

Дробь в квадратных скобках в этом выражении зависит только от свойств растворителя — это так называемая эбулиоскопическая константа растворителя $\epsilon$ или Кэ, имеющая размерность [К кг/ моль]. Она равна повышению температуры кипения одномоляльного раствора.

Если известны изменение температуры кипения и концентрация раствора, можно определить молярную массу растворенного вещества:

$M_2=\epsilon \cdot \frac{a}{\mathrm{\Delta }{T}_{boil}}$

где a — число грамм растворенного вещества на 1000 г растворителя. Этот метод применим для разбавленных растворов нелетучих веществ и неэлектролитов.

Эбулиоскопический метод позволяет судить о состоянии вещества в растворах электролитов, так как для последних:

$\mathrm{\Delta }{T}_{boil}=\epsilon \cdot i\cdot n_2$;

где i — изотонический коэффициент.

С помощью эбулиоскопии можно определить и активность растворителя, в соответствии с формулой:

$\ln a_1=-\frac{\mathrm{\Delta }{H}_{boil}}{R{T}_{boil}^0{T}_{boil}}\mathrm{\Delta }{T}_{boil}$

См. также

Шаблон:Викисловарь Криоскопия

Литература

• Шаблон:ВТ-ЭСБЕ