Gerekli Malzemeler
Kaynama noktası yükselmesi deney seti (iç içe tüpler, yuvarlak şişe, bağlantı parçaları), dijital termometre (veya hassas termometre, 0.01°C duyarlılıkta), hassas terazi (0.01 g hassasiyetinde), ısıtıcı, NaCl (sodyum klorür), üre (CO(NH₂)₂), saf su (distile su), silikon tüpler, vidalı kıskaç, beher (250 mL), baget.
Kaynama noktası yükselmesi (ebüliyoskopi), çözeltilerin koligatif özelliklerinden biridir ve uçucu olmayan bir maddenin bir çözücü içinde çözünmesiyle çözeltinin kaynama noktasının saf çözücüye göre yükselmesi olayıdır. Bu olay, çözünen madde taneciklerinin çözücünün buhar basıncını düşürmesinden kaynaklanır. Raoult Yasası'na göre, bir çözeltideki çözücünün buhar basıncı, saf çözücünün buhar basıncının mol kesri ile çarpımına eşittir (P₁ = P°₁ × X₁). Uçucu olmayan bir çözünen eklendiğinde, çözücünün mol kesri (X₁) azalır, dolayısıyla çözeltinin buhar basıncı düşer. Kaynama noktası, buhar basıncının atmosfer basıncına eşit olduğu sıcaklık olduğundan, buhar basıncı düşen çözeltinin kaynaması için daha fazla enerji (daha yüksek sıcaklık) gerekir.
Kaynama noktası yükselmesi (ΔTk), çözeltinin molalitesi (m) ile doğru orantılıdır:
ΔTk = Kk × m
Burada:
ΔTk: Kaynama noktası yükselmesi (°C). Çözeltinin kaynama noktası (Tk) ile saf çözücünün kaynama noktası (T°k) arasındaki farktır (ΔTk = Tk - T°k).
Kk: Molal kaynama noktası yükselme sabiti (ebüliyoskopik sabit) (°C/m). Çözücünün türüne bağlı karakteristik bir değerdir. Su için Kk = 0.52 °C/m'dir.
m: Çözeltinin molalitesi (kg çözücü başına düşen çözünen mol sayısı). m = nçözünen / mçözücü (kg) şeklinde hesaplanır.
Çözünen maddenin mol kütlesi (M), bu denklemden yararlanarak hesaplanabilir. Molalite (m), çözünen maddenin mol sayısının (n) çözücü kütlesine (kg) oranıdır ve mol sayısı da çözünen maddenin kütlesinin (mçözünen) mol kütlesine (M) oranına eşittir (n = mçözünen / M). Bu ilişkiler birleştirildiğinde:
M = (Kk × mçözünen) / (ΔTk × mçözücü(kg))
Eğer çözünen madde çözeltide iyonlaşıyorsa (örneğin NaCl gibi tuzlar), denkleme Van't Hoff faktörü (i) eklenir:
ΔTk = Kk × m × i ve M = (Kk × mçözünen) / (ΔTk × mçözücü(kg)) × i
Burada i, çözünen maddenin çözeltide kaç iyona ayrıştığını gösteren düzeltme faktörüdür (örneğin, NaCl için i ≈ 2; üre gibi iyonlaşmayan maddeler için i = 1).
Bu deneyde, özel bir deney seti kullanılarak suyun kaynama noktası yükselmesi ölçülür ve bu yükselmeden yararlanarak NaCl (sodyum klorür) ve üre (CO(NH₂)₂) gibi maddelerin mol kütleleri belirlenir. Deney seti, iç içe geçmiş tüplerden oluşur; dıştaki tüpte su kaynatılarak oluşan buhar, içteki tüpü ısıtır ve içteki tüpteki çözeltinin kaynama noktası hassas bir şekilde ölçülür. Deney sırasında:
Saf suyun kaynama noktası belirlenir (T°k).
Bilinen miktarda NaCl (veya üre) suda çözülür ve çözeltinin kaynama noktası ölçülür (Tk).
ΔTk = Tk - T°k hesaplanır.
Çözücünün (su) kütlesi (mçözücü) ve çözünenin kütlesi (mçözünen) bilindiğinden, yukarıdaki formül kullanılarak mol kütlesi hesaplanır.
NaCl için Van't Hoff faktörü (i ≈ 2) dikkate alınarak hesaplama yapılır; üre için i = 1 alınır.