Понижение точки замерзания и повышение точки кипения

Температура, при которой давление пара жидкости равно атмосферному давлению, называется ее точкой кипения. Поскольку добавление нелетучего растворенного вещества снижает давление пара растворителя, раствору требуется более высокая температура, чтобы повысить давление пара до точки, равной атмосферному давлению. Таким образом, температура кипения раствора выше, чем у чистого растворителя.

Эти изменения в испарении можно исследовать в диапазоне температур и давлений с помощью фазовой диаграммы. Раствор имеет более низкое давление пара, чем чистый растворитель при всех температурах. Таким образом, кривая испарения раствора будет лежать ниже кривой испарения растворителя.

При давлении в 1 атмосферу кривая соответствует температуре выше точки кипения чистого растворителя. Повышение точки кипения раствора по сравнению с точкой кипения чистого растворителя известно как повышение точки кипения. Температура кипения раствора коллигативное свойство.

Повышение температуры, или ΔTb, прямо пропорционально концентрации растворенного вещества и может быть рассчитано путем умножения моляльности растворенного вещества на константу повышения молярной точки кипения. Постоянная повышения точки кипения выражается в единицах градуса Цельсия на моляльность и отличается для каждого растворителя. Для воды постоянная составляет 0, 512 градуса Цельсия на моль.

Таким образом, 2, 00 моль водного раствора поднимет температуру кипения воды на 1, 02 градуса Цельсия до 101, 02 градуса Цельсия. Добавление нелетучего растворенного вещества также снижает температуру замерзания раствора по сравнению с точкой замерзания чистого растворителя. В тройной точке давления пара твердого, жидкого и газообразного состояний равны.

Поскольку нелетучее растворенное вещество снижает давление пара в растворе, вся кривая замерзания, которая идет вверх от тройной точки, смещается так, что раствор замерзает при более низкой температуре. Это понижение температуры замерзания раствора по сравнению с чистым растворителем известно как снижение точки замерзания. Как и точка кипения, точка замерзания раствора также является коллигативным свойством.

Снижение температуры, или ΔTf, прямо пропорционально концентрации растворенного вещества и может быть рассчитано путем умножения моляльности растворенного вещества на константу понижения молярной точки замерзания. Постоянная снижения точки замерзания также зависит от растворителя и измеряется в градусах Цельсия на моль. Для воды постоянная снижения точки замерзания составляет 1, 86 градуса Цельсия на моль.

Таким образом, 0, 5 моль раствора гликоля понизит точку замерзания воды на 0, 93 градуса Цельсия до минус 0, 93 градуса Цельсия.