Come calcolare il punto di congelamento e il punto di ebollizione di una sostanza

Se decidiamo di aggiungere un soluto in un liquido (ad esempio il glucosio), si verificano come reazione chimica due fenomeni: l?aumento del punto di ebollizione (innalzamento ebullioscopico) e la diminuzione del punto di congelamento della soluzione (abbassamento crioscopico), ma ciò dipende soltanto dalla concentrazione delle particelle del suddetto soluto. In riferimento a ciò, nei passi successivi di questa guida, vediamo quindi come calcolare il punto di congelamento e il punto di ebollizione di una sostanza.

La formula per calcolare l?innalzamento ebullioscopico è la seguente: ?teb rappresenta l'innalzamento ebullioscopico, che corrisponde perfettamente alla temperatura di ebollizione della soluzione meno quella del solvente, mentre Keb è la costante che varia in ogni sostanza, e nel caso dell'acqua corrisponde ad un valore pari a 0,52 (°C · Kg) / mol. La formula invece per calcolare l?abbassamento crioscopico è: ?tcr che rappresenta l'abbassamento crioscopico, uguale alla temperatura di congelamento della soluzione meno quella del solvente, mentre Kcr è la costante crioscopica che varia da solvente a solvente, e nel caso dell'acqua corrisponde a 1,86 (°C · Kg) / mol.

Se consideriamo invece un chilogrammo di acqua vediamo che una mole di soluto fa innalzare la temperatura di ebollizione di 0,512 °C, e la stessa concentrazione fa abbassare il punto di congelamento di 1,86 °C, e questi valori sono chiamati costante molale del punto di ebollizione e del punto di congelamento dell'acqua. Immaginiamo di avere ad esempio una soluzione composta da 70 grammi di zucchero sciolti in 300 grammi di acqua, e dobbiamo considerare il punto di congelamento e quello di ebollizione. Innanzitutto dobbiamo calcolare il numero delle moli di soluto, ed essendo il peso molecolare dello zucchero 342 g/mol, e dato che ve ne sono 70 grammi, il numero delle moli di zucchero in 300 grammi di acqua si calcolerà così: (70 g) / (342 g/mol) = 0,204 moli.

Successivamente bisogna poi calcolare la molalità della soluzione, ossia 0,204 mol / 0,392 kg = 0,533 mol/kg. Una volta stabilita, si determina l?innalzamento ebullioscopico, e sapendo che il punto di ebollizione aumenta di 0,512 °C per ogni mole di zucchero aggiunta a 1000 grammi di acqua, l?innalzamento sarà il seguente: 100 °C (0,533) (0,512 °C) = (100 0,344) °C = 100,344 °C. Infine, dato che il punto di congelamento si abbassa di 1,86 °C per ciascuna mole di zucchero aggiunta a 1000 grammi di acqua, è possibile determinare l?abbassamento crioscopico sviluppando la seguente formula: 0 °C - (0,533) (1,86 °C) = (0 - 1,08) °C = - 1,08 °C.

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