|
 |
|
Poštovani, da li prilikom racunanja temperature vrelista 80% otopine etanola, za ebulioskopsku konstantu uzimam vrijednost za etanol s obzirom da je tu otapalo (Kb=1,02 Kkg/mol)? Molalnost otopine, ako sam dobro izracunao, iznosi 13,88 mol/kg. Dobijem da je povisenje tocke vrelista etanola oko 14 °C, sto nije tacno. Gdje grijesim? Pozdrav.
|
|
Ime i prezime:
Marko Kojic
dradradradra@outlook.com
|
 |
 |
U ovom pitanju (zadatku) dosta toga nije postavljeno kako treba. Idemo redom: Prvo, umjesto nezgrapnog izraza "temeperatura vrelišta", bolje je i točnije reći vrelište.
Drugo, kada sastav smjese izražavamo u postotcima, trebalo bi precizirati radi li se o masenom, množinskom ili volumnom udjelu, ili pak o volumnoj koncentraciji. Pretpostavit ću da je ovdje riječ o masenom udjelu, tj. da je w(EtOH) = 0,80.
Treće, kod izražavanja sastava smjese, poželjno je također jasno reći što je po sastavu preostalih 20 % smjese. Pretpostavit ću da je riječ o vodi, tj. da govorimo o smjesi sastavljenoj od 80 % etanola i 20 % vode.
Sva ta tri prigovora netko bi mogao nazvati cjepidlačenjem i reći da su to stvari koje se podrazumijevaju. Međutim, sada dolazimo do ključnog prigovora: Formula za računanje povišenja vrelišta vrijedi samo za dosta razrijeđene otopine i samo u slučajevima kada otopljena tvar ima znantno veće (više) vrelište od otapala. U ovom konkretnom slučaju nijedan od ta dva uvjeta nije zadovoljen; niti je 20 postotna otopina vode u etanolu dovoljno razrijeđena da bi se mogla i smjela primijeniti ta formula, a niti voda, kao otopljena tvar u etanolu, ima znatno više vrelište od otapala u kojem je otopljena. Nakon što smo to konstatiratli, najpoštenije bi bilo reći da s pomoću formule za računanje povišenja vrelišta nije moguće predvidjeti vrelište 20 % otopine vode u etanolu i na tome stati.
Smjese vode i etanola primjer su smjesa koje prave azeotrop i njihova se vrelišta u pravilu mjere eksperimentalnim putem. Više o azeotropnim smjesama pročitaj ovdje, a o temi mjeranja vrelišta takvih sustava snimio sam video koji možeš pogledati ovdje.
Idemo se, čisto za razbibrigu, praviti da ne znamo da se formula za računanje povišenja vrelišta ne može primijeniti u navedenom slučaju i pokušati izračunati vrelište takve smjese, pa da vidimo što ćemo dobiti. U tu svrhu najprije ćemo izračunati molalitet vode u zadanoj smjesi:
b(H2O) =
n(H2O) / m(EtOH) =
[m(H2O) / M(H2O)] / m(EtOH) =
[20 g / 18 g/mol] / 80 g =
0,01389 mol/g = 13,89 mol/kg.
Ako sada tu vrijednost b(H2O) uvrstimo u formulu za povišenje vrelišta, dobit ćemo da bi povišenje vrelišta etanola trebalo biti:
ΔT = 13,89 mol/kg·1,07 K kg/mol = 14,86 K = 14,86 °C,
a vrelište takve smjese bilo bi 78,24 °C + 14,86 °C = 93,1 °C.
To je ono što si i ti dobio, i ako se pravimo da je postupak dobro postavljen (a nije!), to bi bilo rješenje. Međutim, u stvarnosti, vrelište takve smjese bit će puno niže jer će tlak para vode znatno doprinijeti ukupnom tlaku para.
Još jedna stvar koja mi pada na pamet jest da si je onaj tko je postavio zadatak možda zamislio da smjesu treba interpretirati kao otopinu etanola u vodi, a ne kao otopinu vode u etanolu, i računati povišenje vrelišta vode. To je još apsurdnija interpretacija od ove prethodne, ali kada smo već krenuli, idemo onda stvar dovesti do apsurda pa i to izračunati.
Dakle, u toj interpretaciji stvar ćemo postaviti tako da najprije izračunamo molalitet etanola u zadanoj smjesi:
b(EtOH) =
n(EtOH) / m(H2O) =
[m(EtOH) / M(EtOH)] / m(H2O) =
[80 g / 46,1 g/mol] / 20 g =
0,08677 mol/g = 86,77 mol/kg.
Ako sada tu vrijednost b(EtOH) uvrstimo u formulu za povišenje vrelišta, dobit ćemo da bi povišenje vrelišta vode trebalo biti:
ΔT = 86,77 mol/kg·0,512 K kg/mol = 44,42 K = 44,42 °C,
a vrelište takve smjese bilo bi 100 °C + 44,42 °C = 144,42 °C.
Nadam se da ne trebam još jednom naglašavati da takav rezultat nema veze s onime što ćemo stvarno izmjeriti.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Tomislav Portada
tportad@irb.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
