Calculateur d'élévation du point d'ébullition

Le Calculateur d'Élévation du Point d'Ébullition détermine de combien un soluté dissous élève le point d'ébullition d'un solvant, à l'aide de la formule colligative ΔT_b = i × K_b × m. Choisissez un solvant pour récupérer sa constante ébullioscopique et son point d'ébullition réels, saisissez la molalité (directement ou à partir de la masse), définissez le facteur van't Hoff pour les solutés ioniques, et l'outil affiche l'élévation du point d'ébullition, le nouveau point d'ébullition de la solution, un thermomètre animé, un contrôle de réalité sel et ébullition, et un parcours complet étape par étape.

Qu'est-ce que l'élévation du point d'ébullition ?

L'élévation du point d'ébullition est l'augmentation du point d'ébullition d'un solvant lorsqu'un soluté y est dissous. C'est l'une des quatre propriétés colligatives — des propriétés qui dépendent du nombre de particules dissoutes plutôt que de leur nature. Les particules dissoutes abaissent la pression de vapeur du solvant, de sorte que la solution doit être chauffée à une température plus élevée pour que sa pression de vapeur égale celle de l'atmosphère environnante et qu'elle bouille. C'est pourquoi une solution salée ou sucrée bout un peu au-dessus de 100 °C et pourquoi l'antigel élève le point d'ébullition du liquide de refroidissement d'un moteur en été.

Formule de l'élévation du point d'ébullition

Le calcul se fait en deux courtes étapes : trouver l'élévation, puis l'ajouter au point d'ébullition du solvant pur.

Où :

• ΔT_b — l'élévation du point d'ébullition (°C)
• i — le facteur van't Hoff, le nombre de particules produites par chaque unité de formule
• K_b — la constante ébullioscopique (constante molale d'élévation du point d'ébullition) du solvant (°C·kg/mol)
• m — la molalité de la solution (mol de soluté par kg de solvant)
• T_b^° — le point d'ébullition du solvant pur (°C)

L'ajout de sel fait-il bouillir l'eau plus chaude ? (Le mythe des pâtes)

Un mythe culinaire bien connu prétend que saler l'eau des pâtes la fait bouillir plus chaude et cuit les aliments plus vite. Les mathématiques disent le contraire. La constante ébullioscopique de l'eau K_b n'est que de 0,512 °C·kg/mol, et le sel (NaCl) donne i = 2, donc pour élever le point d'ébullition de l'eau d'un seul degré il faut environ 57 grammes de sel par litre — soit environ trois cuillères à soupe. La pincée que la plupart des cuisiniers ajoutent n'élève le point d'ébullition que de quelques centièmes de degré, sans effet mesurable sur le temps de cuisson. Le sel est ajouté pour la saveur, pas pour la chaleur. Le contrôle de réalité sel et ébullition intégré à ce calculateur indique l'équivalent exact en sel pour toute solution saisie.

Le facteur van't Hoff (i)

Comme l'élévation du point d'ébullition dépend du nombre de particules dissoutes, un composé ionique qui se sépare en plusieurs ions élève le point d'ébullition bien plus que la même molalité d'un non-électrolyte. Le facteur van't Hoff (i) capture ce multiplicateur.

Constantes ébullioscopiques (Kb) des solvants courants

Chaque solvant a sa propre K_b. Le menu des solvants du calculateur les remplit automatiquement, mais vous pouvez toujours saisir les vôtres.

Notez que pour l'eau, K_b (0,512) est bien plus petite que K_f (1,86) — une molalité donnée abaisse le point de congélation de l'eau environ 3,6× plus qu'elle n'élève son point d'ébullition.

Exemple résolu

Dissolvez 1 mol de NaCl dans 1 kg d'eau (molalité = 1 mol/kg). Le NaCl se dissocie en Na⁺ et Cl⁻, donc i = 2, et le K_b de l'eau = 0,512 °C·kg/mol :

L'eau salée bout désormais vers 101,02 °C au lieu de 100 °C — et cela demande déjà une cuillère à soupe pleine de sel par litre.

Molalité vs molarité

Les formules colligatives utilisent la molalité (moles de soluté par kilogramme de solvant), et non la molarité (moles par litre de solution). La masse ne change pas avec la température, contrairement au volume — la molalité garde donc un résultat indépendant de la température, ce qui compte lorsque vous chauffez volontairement une solution jusqu'à son point d'ébullition.

Comment utiliser ce calculateur

1. Choisissez votre solvant : En sélectionner un remplit automatiquement sa constante ébullioscopique K_b et son point d'ébullition normal. Choisissez « Solvant personnalisé » pour saisir les vôtres.
2. Saisissez la molalité : Indiquez-la directement, ou passez à « Calculer la molalité à partir de la masse » et entrez la masse du soluté, la masse molaire et la masse du solvant.
3. Définissez le facteur van't Hoff : Choisissez le type de soluté pour régler i automatiquement, ou saisissez une valeur mesurée pour les solutions réelles (non idéales).
4. Cliquez sur Calculer : Consultez l'élévation du point d'ébullition, le nouveau point d'ébullition, le thermomètre animé, le contrôle de réalité sel et ébullition, le diagramme de dissociation et le calcul étape par étape.

Foire aux questions

Qu'est-ce que l'élévation du point d'ébullition ?

L'élévation du point d'ébullition est l'augmentation du point d'ébullition d'un solvant lorsqu'un soluté y est dissous. C'est une propriété colligative : elle dépend du nombre de particules dissoutes, et non de leur identité chimique. Ajouter du sel ou du sucre à l'eau, par exemple, élève le point d'ébullition de l'eau au-dessus de 100 °C.

Quelle est la formule de l'élévation du point d'ébullition ?

La formule est ΔT_b = i × K_b × m, où i est le facteur van't Hoff, K_b est la constante ébullioscopique du solvant, et m est la molalité. Le nouveau point d'ébullition est le point d'ébullition du solvant pur plus ΔT_b.

L'ajout de sel fait-il bouillir l'eau plus chaude ?

Oui, mais seulement d'une quantité infime. Pour élever le point d'ébullition de l'eau de seulement 1 °C, il faudrait environ 57 g de sel de table par litre — soit environ trois cuillères à soupe. La pincée que les cuisiniers ajoutent habituellement n'élève le point d'ébullition que de quelques centièmes de degré, sans effet notable sur le temps de cuisson. Le sel est ajouté pour le goût, pas pour la chaleur.

Qu'est-ce que le facteur van't Hoff ?

Le facteur van't Hoff (i) est le nombre de particules qu'un soluté produit lorsqu'il se dissout. Les non-électrolytes comme le sucre donnent i = 1 ; NaCl donne i = 2 ; CaCl₂ donne i = 3 ; AlCl₃ donne i = 4. Les valeurs réelles sont légèrement inférieures à ces idéaux en raison de l'appariement d'ions.

Qu'est-ce que la constante ébullioscopique Kb ?

K_b, la constante molale d'élévation du point d'ébullition, est une propriété du solvant qui donne l'élévation du point d'ébullition par unité de molalité. Pour l'eau elle vaut 0,512 °C·kg/mol ; pour le benzène 2,53 ; pour l'acide acétique 3,07. Elle est en général plus petite que la constante cryoscopique K_f du même solvant.

En quoi la molalité diffère-t-elle de la molarité ?

La molalité est le nombre de moles de soluté par kilogramme de solvant, tandis que la molarité est le nombre de moles par litre de solution. Les formules colligatives utilisent la molalité car la masse — contrairement au volume — ne change pas avec la température.

Ressources supplémentaires

• Élévation du point d'ébullition - Wikipedia
• Propriétés colligatives - Wikipedia
• Facteur van't Hoff - Wikipedia