Temperatura wrzenia cieczy to temperatura, w której jej prężność pary jest równa ciśnieniu atmosferycznemu otoczenia. Ponieważ prężność pary roztworu jest obniżona ze względu na obecność nielotnych substancji rozpuszczonych, ma się rozumieć, że temperatura wrzenia roztworu zostanie następnie zwiększona. Prężność pary wzrasta wraz z temperaturą, a zatem roztwór będzie wymagał wyższej temperatury niż czysty rozpuszczalnik, aby osiągnąć dowolną prężność pary, w tym równoważną ciśnieniu otaczającej atmosfery. Wzrost temperatury wrzenia obserwowany, gdy nielotna substancja rozpuszczona jest rozpuszczona w rozpuszczalniku, ΔT_b, nazywany jest podwyższeniem temperatury wrzenia i jest wprost proporcjonalny do stężenia molowego substancji rozpuszczonej:

gdzie K_b jest stałą wysokości temperatury wrzenia lub stałą ebulioskopijną, a m jest stężeniem molowym (molalnością) wszystkich gatunków substancji rozpuszczonych. Stałe podniesienia temperatury wrzenia są charakterystycznymi właściwościami, które zależą od tożsamości rozpuszczalnika.

Depresja punktu zamarzania

Roztwory zamarzają w niższych temperaturach niż czyste ciecze. Zjawisko to jest wykorzystywane w programach “odladzania”, które wykorzystują sól, chlorek wapnia lub mocznik do topienia lodu na drogach i chodnikach, a także w stosowaniu glikolu etylenowego jako “płynu niezamarzającego” w chłodnicach samochodowych. Woda morska zamarza w niższej temperaturze niż woda słodka, a więc oceany Arktyki i Antarktydy pozostają niezamarznięte nawet w temperaturach poniżej 0 °C (podobnie jak płyny ustrojowe ryb i innych zimnokrwistych zwierząt morskich żyjących w tych oceanach).

Spadek temperatury zamarzania rozcieńczonego roztworu w porównaniu ze spadkiem temperatury zamarzania czystego rozpuszczalnika, ΔT_f, nazywany jest obniżeniem temperatury krzepnięcia i jest wprost proporcjonalny do stężenia molowego substancji rozpuszczonej

gdzie m jest stężeniem molowym substancji rozpuszczonej, a K_f nazywa się stałą depresji punktu zamarzania (lub stałą krioskopową). Podobnie jak w przypadku stałych podniesienia temperatury wrzenia, są to charakterystyczne właściwości, których wartości zależą od tożsamości chemicznej rozpuszczalnika.

Oznaczanie mas molowych

Ciśnienie osmotyczne i zmiany temperatury zamarzania, temperatury wrzenia i prężności pary są wprost proporcjonalne do liczby substancji rozpuszczonych obecnych w danej ilości roztworu. W związku z tym pomiar jednej z tych właściwości dla roztworu przygotowanego przy użyciu znanej masy substancji rozpuszczonej pozwala na określenie masy molowej substancji rozpuszczonej.

Na przykład stwierdzono, że roztwór 4,00 g nieelektrolitu rozpuszczony w 55,0 g benzenu zamarza w temperaturze 2,32 °C. Zakładając idealne zachowanie roztworu, jaka jest masa molowa tego związku?

Aby rozwiązać ten problem, najpierw oblicza się zmianę temperatury zamarzania w stosunku do obserwowanej temperatury zamarzania i temperatury zamarzania czystego benzenu:

Następnie stężenie molowe określa się z K_f, stałej obniżenia temperatury zamarzania dla benzenu, i ΔT_f:

Następnie liczbę moli związku w roztworze określa się na podstawie stężenia molowego i masy rozpuszczalnika, który został użyty do przygotowania roztworu.