Эбулиоскопия

Аппарат Бекмана для эбулиоскопического определения молекулярных масс растворённых веществ

Эбулиоскопи́я (от лат. ebullio — вскипаю и др.-греч. σκοπέω — смотрю) — метод исследования растворов, основанный на измерении повышения их температуры кипения по сравнению с чистым растворителем. Используется для определения молекулярной массы растворенного вещества, активности растворителя, степени диссоциации (или изотонического коэффициента).

Температура кипения жидкости — такая температура, при которой давление пара над жидкостью равно внешнему давлению. В то же время давление пара над раствором нелетучего вещества практически полностью определяется давлением пара растворителя и, в соответствии с законом Рауля, может быть выражено уравнением:

[math]\displaystyle{ p_1 = p_1^0\cdot x_1 }[/math]

где [math]\displaystyle{ x_1 }[/math] — мольная доля растворителя.

Видно, что при повышении концентрации растворенного вещества давление пара над раствором будет снижаться, а следовательно, при неизменном внешнем давлении, будет расти температура кипения.

С учетом уравнения Клапейрона — Клаузиуса можно показать, что изменение температуры кипения раствора ([math]\displaystyle{ \Delta T_{boil} }[/math]) может быть рассчитано по формуле:

[math]\displaystyle{ \Delta T_{boil}= \left [ \frac {R\cdot (T_{boil}^0)^2M_1}{\Delta H_{boil} } \right ] \cdot Cm }[/math]

где [math]\displaystyle{ \Delta H_{boil} }[/math] — энтальпия испарения;

[math]\displaystyle{ M_1 }[/math] — молярная масса растворителя;

[math]\displaystyle{ Cm }[/math] — моляльная концентрация растворенного вещества;

[math]\displaystyle{ T_{boil}^0 }[/math]- нормальная температура кипения чистого растворителя (т.е. при давлении 1 бар).

Дробь в квадратных скобках в этом выражении зависит только от свойств растворителя — это так называемая эбулиоскопическая константа растворителя [math]\displaystyle{ \varepsilon }[/math] или Кэ, имеющая размерность [К кг/ моль]. Она равна повышению температуры кипения одномоляльного раствора.

Если известны изменение температуры кипения и концентрация раствора, можно определить молярную массу растворенного вещества:

[math]\displaystyle{ M_2=\varepsilon \cdot \frac{a}{\Delta T_{boil}} }[/math]

где a — число грамм растворенного вещества на 1000 г растворителя. Этот метод применим для разбавленных растворов нелетучих веществ и неэлектролитов.

Эбулиоскопический метод позволяет судить о состоянии вещества в растворах электролитов, так как для последних:

[math]\displaystyle{ \Delta T_{boil} = \varepsilon \cdot i \cdot n_2 }[/math];

где i — изотонический коэффициент.

С помощью эбулиоскопии можно определить и активность растворителя, в соответствии с формулой:

[math]\displaystyle{ \ln a_1 = - \frac{\Delta H_{boil}}{RT_{boil}^0T_{boil}}\Delta T_{boil} }[/math]

См. также

Криоскопия

Литература

• Эбулиоскопы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.