Vriespuntdaling en kookpuntstijging

De temperatuur waarbij de dampspanning van een vloeistof gelijk is aan de atmosferische druk staat bekend als het kookpunt. Omdat het toevoegen van een niet-vluchtige opgeloste stof de dampspanning van een oplosmiddel verlaagt, vereist een oplossing een hogere temperatuur om de dampspanning te verhogen tot een punt dat gelijk is aan de atmosferische druk. Het kookpunt van een oplossing is dus hoger dan dat van een puur oplosmiddel.

Deze veranderingen in verdamping kunnen met een fasendiagram over een reeks van temperaturen en druk worden onderzocht. Een oplossing heeft bij alle temperaturen een lagere dampspanning dan het zuivere oplosmiddel. De verdampingscurve van de oplossing zou dus onder die van het oplosmiddel liggen.

Bij 1 atmosfeer komt de curve overeen met een temperatuur die hoger is dan het kookpunt van het zuivere oplosmiddel. De stijging van het kookpunt van de oplossing in vergelijking met die van het zuivere oplosmiddel staat bekend als kookpuntverhoging. Het kookpunt van een oplossing is een colligatief verschijnsel.

De temperatuurstijging, of ΔTb, is rechtevenredig met de concentratie van de opgeloste stof en kan worden berekend door de molaliteit van de opgeloste stof en de constante van de molale kookpuntverhoging te vermenigvuldigen. De kookpuntverhogingsconstante heeft de eenheden graden Celsius per molaliteit en verschilt voor elk oplosmiddel. Voor water is de constante 0, 512 graden Celsius per molal.

Dus een 2, 00 molaile waterige oplossing verhoogt het kookpunt van water met 1, 02 graden Celsius tot 101, 02 graden Celsius. De toevoeging van een niet-vluchtige opgeloste stof verlaagt ook het vriespunt van de oplossing in vergelijking met dat van een puur oplosmiddel. Op het tripelpunt zijn de dampspanningen van de vaste, vloeibare en gasvormige toestanden gelijk.

Omdat een niet-vluchtige opgeloste stof de dampspanning van de oplossing verlaagt, verschuift de gehele vriescurve, die zich naar boven uitstrekt vanaf het tripelpunt, zodanig dat de oplossing bij een lagere temperatuur bevriest. Deze verlaging van de vriestemperatuur van een oplossing in vergelijking met die van een puur oplosmiddel staat bekend als vriespuntverlaging. Net als het kookpunt is ook het vriespunt van een oplossing een colligatieve eigenschap.

De temperatuurdaling of ΔTf is rechtevenredig met de concentratie opgeloste stof en kan worden berekend door de molaliteit van de opgeloste stof en de molale vriespuntverlagingsconstante te vermenigvuldigen. De vriespuntverlagingsconstante is ook afhankelijk van het oplosmiddel en heeft de eenheden graden Celsius/meter. Voor water is de vriespuntverlagingsconstante 1, 86 graden Celsius per molal.

Zo verlaagt een 0, 5 molaile glycoloplossing het vriespunt van water met 0, 93 graden Celsius tot min 0, 93 graden Celsius.