نقطه جوش محلول ها
چکیده:
نقطه جوش محلول هایی مانند شکر در آب یا آب نمک از نقطه جوش آب خالص بیشتر است. در واقع یکی دیگر از خواصی که به تعداد ذرات حل شونده غیرفرار موجود در محلول بستگی دارد نقطه جوش می باشد.
شرح درس:
نقطه جوش دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار هوای محیط برابر می شود. در یک ظرف سرباز حداکثر فشار بخاری که هر مایع می تواند داشته باشد برابر با فشار محیط پیرامون آن است. جوشیدن حالت خاصی از تبخیر است که با تشکیل حباب در داخل مایع همراه می باشد. همان طور که گفتیم در نقطه جوش فشار بخار مایع با فشار خارجی وارد بر سطح مایع برابر می گردد. در چنین زمانی، در داخل مایع بخار تولید شده و حباب تشکیل می گردد. تشکیل حباب در درجه حرارت های کمتر از نقطه جوش ناممکن است، زیرا اگر فشار هوای روی سطح مایع بزرگ تر از فشار بخار مایع باشد، از تشکیل حباب جلوگیری می گردد.
هنگامی که می گوییم آب در دمای ١٠٠ درجه سانتیگراد می جوشد بدین معنی است که در دمای ١٠٠درجه سانتیگراد فشار بخار آب به یک اتمسفر ( فشار هوای محیط در حالت عادی) می رسد و بدین ترتیب مولکول های آب توانایی مقابله کامل با فشار هوا را دارند و می توانند به صورت بخار درآیند.
پدیده جوشیدن مایع تحت تأثیر دماست. با افزایش گرمای داده شده به آن دمای مایع زیاد نمی شود بلکه سرعت جوشش بیشتر می شود. نقطه جوش یک مایع با تغییر فشار خارجی تغییر می کند، به عنوان مثال آب که در سطح دریا (با فشار هوای یک اتمسفر) در C˚ ١٠٠ می جوشد و در ارتفاع ۱۰۰۰۰ پایی (۳۰۴۸ متری) در C˚ ١/٩٠ به جوش خواهد آمد. اگر دمای جوش نرمال مایعی بالا باشد یا مایع بر اثر گرما تجزیه شود می توان با کاهش فشار محیط باعث جوشیدن آن مایع در دمای پایین تری شد، با این ترفند آب غیر ضروری بسیاری از مواد غذایی را می شود از آن ها خارج کرد. نقطه جوش محلول ها با میزان غلظت مولال ماده حل شونده غیرفرار نیز نسبت مستقیم دارد. با افزایش غلظت مولال، تعداد مولکول های حلال در سطح محلول کم می شود، از این رو برای رساندن فشار بخار محلول به فشار محیط، باید مولکول های آب از قسمت های زیرین محلول به سطح بیایند و سپس به مولکلول های روی سطح محلول بپیوندند. از آنجا که مولکول های زیر سطح محلول، از تمام جهات با سایر مولکول های اطراف خود جاذبه برقرار می کند، آزادی عمل کمتر، تحرک کمتر و در نتیجه انرژی جنبشی کمتری خواهند داشت و برای تبخیر به انرژی بیشتری نیاز دارند. این امر موجب افزایش نقطه جوش محلول نسبت به حلال خالص می شود.
نقطه جوش هر محلول دارای ماده حل شونده غیرفرار از حلال خالص آن بیشتر است.
نکته: نقطه جوش حلال خالص در سرتاسر زمان جوشیدن ثابت است اما نقطه جوش محلول ها در زمان جوشیدن به مرور بالا و بالاتر می رود. در حقیقت به هنگام جوشیدن محلول ها، حلال دایما تبخیر شده و غلظت مولال حل شونده بیشتر می شود که این امر افزایش نقطه جوش را در هر لحظه در پی خواهد داشت.
به ازای حل شدن یک مولال ماده حل شونده غیر فرار، نقطه جوش به میزان معینی بالا می رود که به آن ثابت افزایش نقطه جوش حلال می گویند. رابطه زیر در محلول های رقیق بیانگر نقطه جوش است:
∆Tb = mKb
در این رابطه ∆Tb برابر با صعود نقطه جوش محلول، m مولالیته محلول و Kb ثابت افزایش نقطه جوش محلول می باشد.
برای محاسبه نقطه جوش بهتر است به نکات زیر توجه کنید:
١- ثابت افزایش نقطه جوش برای آب ٠/٥٢ درجه سانتیگراد است.
٢- در محلول های غیر الکترولیت افزایش نقطه جوش از رابطه زیر به دست می آید:
٣- در محلول های الکترولیت افزایش نقطه جوش با در نظر گرفتن مجموع زیروند یون ها(i)، از رابطه زیر تعیین می شود:
مرکز یادگیری سایت تبیان – تهیه و تنظیم: مهسا شاه حسینی
