Che cos'è l'elevazione del punto di ebollizione?
L'elevazione del punto di ebollizione è l'effetto che si verifica quando un materiale viene dissolto in una soluzione pura, causando un aumento del punto di ebollizione della miscela. Il soluto, il materiale da dissolvere, viene aggiunto alla soluzione pura, chiamata solvente, che riduce la pressione del vapore della miscela. Ridurre la pressione del vapore della miscela significa che ci vuole più energia per far bollire la miscela, il che si traduce in un punto di ebollizione più alto della miscela.
Ogni sostanza chimica ha una variazione misurabile del punto di ebollizione per miscele con solventi diversi. Questa quantità misurabile è nota come costante di elevazione del punto di ebollizione molare o costante di elevazione molare. Se la concentrazione della sostanza chimica nella miscela è nota o misurata, questa concentrazione può essere moltiplicata per la costante di elevazione molare e si può calcolare l'elevazione del punto di ebollizione risultante e confrontarla con i valori misurati. La costante di elevazione molare può anche essere usata per determinare la concentrazione di soluto in una miscela misurando il punto di ebollizione della miscela e dividendo l'elevazione del punto di ebollizione del solvente per la costante di elevazione molare.
Un'applicazione comune e utile dell'elevazione del punto di ebollizione è l'aggiunta di antigelo, tipicamente glicole etilenico, ai sistemi di raffreddamento delle automobili. Il glicole etilenico viene aggiunto in una concentrazione in volume del 50% all'acqua nel radiatore dell'automobile per impedire il congelamento, ma l'elevazione nel punto di ebollizione della soluzione risultante è un vantaggio. L'acqua bolle a 212 ° Fahrenheit (100 ° Celsius); la miscela di etilene glicole e acqua bolle a 225 ° Fahrenheit (107,2 ° Celsius) e anche più in alto quando il sistema di raffreddamento è pressurizzato, il che è normale per i sistemi di raffreddamento automobilistici.
I cuochi hanno approfittato dell'elevazione del punto di ebollizione per secoli. L'aggiunta di sale all'acqua aumenta il punto di ebollizione della miscela, aumentando i tempi di cottura. L'acqua del mare dell'oceano, che contiene circa il 3,5% di sali totali, bolle a 216,5 ° Fahrenheit (102,5 ° Celsius). Questa non è forse una grande differenza dall'acqua semplice, ma i cuochi preferiscono cucinare più velocemente.
L'elevazione del punto di ebollizione risultante da una miscela è un fattore della costante molare del punto di ebollizione, quindi il punto di ebollizione di una miscela continuerà a salire man mano che viene aggiunto più soluto alla miscela. Ciò deriva dalla riduzione della pressione di vapore del solvente poiché le sue molecole sono intrappolate dal soluto. Esistono limiti pratici all'elevazione del punto di ebollizione nelle applicazioni industriali e di consumo. Nel raffreddamento automobilistico, ad esempio, il punto di ebollizione del glicole etilenico puro è di 386 ° Fahrenheit (197 ° Celsius) che potrebbe essere visto come un vantaggio. La viscosità, o spessore, del glicole etilenico puro a temperature più fredde rende tuttavia poco pratico il suo utilizzo, poiché a 40 ° Fahrenheit (4,4 ° Celsius) il glicole etilenico puro ha uno spessore misurato sette volte maggiore del glicole etilenico al 50 percento- soluzione e-acqua.