沸騰分析計算は、不揮発性溶質 (室温で蒸発または昇華しない材料) を添加した後に溶媒に生じる沸騰測定効果を決定するために使用される数学的ツールです。
沸騰測定効果とは、不揮発性溶質の添加および溶解による溶媒の沸点の上昇を指します。この沸点の上昇が沸騰計算の主な目的です。溶媒の沸点の上昇は、沸点計算では頭字語 Δte で表されます。
エブリオスコープの計算式
a) 沸騰温度の上昇（ Δte ）
溶媒の沸点は、溶質の添加後の同じ溶媒の沸点と決して等しくないため、これらの沸点の間には数値的な変動があり、これは Δte で計算されます。
Δ te = t – t 2
t = 溶液中の溶媒の沸点。
t 2 = 溶媒の沸点。
これらの沸騰温度は摂氏 ( o C) 単位で指定する必要があります。
b) 沸点 ( Δte ) とモル濃度(W)の増加
化学者のフランソワ・ラオールによれば、沸騰測定の計算は、定数 (ke) とモル濃度 (molality) を使用して実行できます。これら 2 つの項の間の積は、沸点の上昇 (Δte) に直接関係します。
Δ te = Ke.W
ke = 沸騰定数
W = モル濃度
モル濃度は、溶質のモル質量だけでなく、溶質 (常にグラム単位) と溶媒 (常にキログラム単位) の質量にも関連しています。
W = m1
M1.m2
モル濃度に関連した沸騰計算の式は次のように書くことができます。
Δ te = Ke.m 1
M1.m2
ボイルスコープ定数 (ke) は溶媒に依存し、次の式を使用して計算できます。
Ke = RT 2
1000.Lv
R = 一般的な気体定数。
T 2 = 溶媒の沸点。
Lv = 蒸発潜熱。
c) 沸騰測定計算とVan’t Hoff 補正係数(i)
イオン性の不揮発性溶質を溶媒に添加すると、解離が起こり、沸騰測定効果が増大します。このタイプの溶質が存在する場合は、補正係数に基づいて沸騰測定計算を実行する必要があります。
Δ te = Ke.Wi
Van’t Hoff 補正係数は次の数式によって決定されることに注意してください。
i = 1 + α.(q–1)
α = イオン溶質の解離度。
q = イオン溶質の解離で放出されるイオンの量。
エブリオスコープ計算の応用例
1 回目) (UECE) フランスの化学者フランソワ・ラオール (1830-1901) の足跡をたどり、溶液中の沸騰測定効果を研究した化学の学生が、90 g のグルコース (C 6 H 12 O 6 ) を 400 g の水に溶解し、全体を加熱しました。水の ke が 0.52 o C.Kg.mol -1に等しいことがわかっていたので、しばらくして、彼が見つけた初沸点は次のとおりでした。
a) 99.85 ℃
b) 100.15 ℃
c) 100.50 ℃
d) 100.65 ℃
運動データ:
m 1 (グルコース) = 90 g
m 2 (水) = 400 g (0.4 kg)
t = ?
水 ke = 0.52 o C.Kg.mol -1
t 2 = 100 ℃ (水)
第 1ステップ:膨隆計算式を記述します。
Δte = Ke.W
t – t 2 = Ke.m 1
M1.m2
t – 100 = 0.52.90
180.0.4
t – 100 = 46.8
72
t – 100 = 0.65
t = 0.65 + 100
t = 100.65 ℃
2nd) (FEI-SP) モノクロル酢酸の 0.8 モル水溶液、H 3 ClC 2 O 2 (94.5 g/mol) は、常圧で 100.47 ℃に等しい沸点を持っています。この溶液中の酸のイオン化度を計算します。データ: 水の沸騰定数 = 0.52 o C.Kg.mol -1 。
運動データ:
モル濃度(W):0.8モル
t = 100.47 ℃ (酸水溶液)
α＝？
水 ke = 0.52 o C.Kg.mol -1
t 2 = 100 ℃ (水)
第 1ステップ: q の値を決定します。
この演習ではイオン化度の値を求めるため、q (溶質から来るイオンの数) の値を知る必要があります。溶質は一酸であるため、カチオンとアニオンを放出します。
q = 2
第 2ステップ:膨隆計算式を記述します。
Δte = Ke.Wi
Δte = Ke.W.[1 + α.(q–1)]
t – t 2 = Ke.W.[1 + α.(q–1)]
100.47 – 100 = 0.52.0.8.[1 + α.(2–1)]
0.47 = 0.416.[1 + α.(1)]
0.47 = 0.416.[1 + α]
0.47 = 0.416 + 0.416.α
0.47-0.416 = 0.416.α
0.054 = α
0.416
0.13 = α (おおよそ)
または
13% (値を100倍した場合)