Эбулиоскопия

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).

Аппарат Бекмана для эбулиоскопического определения молекулярных масс растворённых веществ

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:

$p_{1}=p_{1}^{0}\cdot x_{1}$

где $x_{1}$ — 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 учётом уравнения Клапейрона — Клаузиуса можно показать, что изменение температуры кипения раствора ($\Delta T_{boil}$) может быть рассчитано по формуле:

$\Delta T_{boil}=\left[{\frac {R\cdot (T_{boil}^{0})^{2}M_{1}}{\Delta H_{boil}}}\right]\cdot Cm$

где $\Delta H_{boil}$ — энтальпия испарения;

$M_{1}$ — молярная масса растворителя;

$Cm$ — моляльная концентрация растворенного вещества;

$T_{boil}^{0}$- 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 $\varepsilon$ 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:

$M_{2}=\varepsilon \cdot {\frac {a}{\Delta T_{boil}}}$

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:

$\Delta T_{boil}=\varepsilon \cdot i\cdot n_{2}$;

где i — изотонический коэффициент.

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

$\ln a_{1}=-{\frac {\Delta H_{boil}}{RT_{boil}^{0}T_{boil}}}\Delta T_{boil}$

См. также

Криоскопия

Литература

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