Un calcolo di innalzamento ebullioscopico

Alessandra ha scritto:

Calcolare l‘innalzamento ebullioscopico di una soluzione contenente 10 grammi di una miscela di cloruro di sodio e cloruro di calcio disciolti in 2,0 litri di acqua, considerando che il cloruro di sodio è presente al 30%. Keb acqua = 0,52 °C kg/mol.

 

La soluzione è questa:

L’aumento del punto di ebollizione, Δteb, di una soluzione rispetto a quello del solvente puro, che in questo caso è acqua e bolle a 100 °C a pressione atmosferica, è direttamente proporzionale alla concentrazione molale, m, della soluzione stessa. Tieni presente che la molalità m di una soluzione esprime il numero di moli di soluto contenute in 1 Kg di solvente puro.

La relazione che lega Δteb e m è

 Δteb = keb × m × i

in cui il coefficiente i corrisponde al numero di moli di ioni generati da una mole di elettrolita forte. L’innalzamento ebullioscopico è infatti una proprietà colligativa, cioè una proprietà delle soluzioni che dipende soltanto dal numero di particelle di soluto che esse contengono e non dalla natura di tali particelle.

Conoscendo la massa dei soluti e la loro natura chimica (nell’ipotesi che la frase “il cloruro di sodio è presente al 30%” significhi che il 30% della massa della miscela sia di cloruro di sodio), è possibile calcolare per entrambi i soluti sia la quantità in moli sia il valore del coefficiente i. Si determina poi la molalità della soluzione rispetto al totale degli ioni di soluto assumendo che la densità dell’acqua sia pari a 1,0 kg/L.

I passaggi e i calcoli sono questi:

m NaCl = 10 g×30/100 = 3,0 g      m CaCl2 = 10 g – 3,0 g = 7,0 g

n NaCl = m/mmolare = 3,0 g/58,44 g/mol = 0,0513 mol       

NaCl(aq Na+(aq) + Cl(aq)                         i = 2

n ioni NaCl = 0,0513 mol × 2 = 0,10 mol

n CaCl2 = m/mmolare = 7,0 g/110,98 g/mol = 0,0631 mol       

CaCl2(aq) Ca2+(aq) + 2 Cl(aq)                         i = 3

n ioni CaCl2 = 0,0631 mol × 3 = 0,19 mol

n totale ioni = 0,10 + 0,19 = 0,29 mol

m H2O = 2,0 L × 1,0 kg/L = 2,0 kg     

m = n (mol)/msolvente (kg) = 0,29 mol/2,0 kgacqua = 0,15 mol/kg

Δteb = keb × m = 0,52 °C kg/mol × 0,15 mol/kg = 0,078 °C

In conclusione, una soluzione contenente 10 grammi di una miscela di cloruro di sodio e cloruro di calcio disciolti in 2,0 litri di acqua, in cui il cloruro di sodio costituisce il 30% della massa della miscela, presenta un innalzamento ebullioscopico di 0,078 °C; la temperatura di ebollizione di una tale soluzione è, a pressione ambiente, di pochissimo superiore a 100 °C.

Per la lezione