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Calcul de l'élévation du point d'ébullition

Données

Molalité du soluté1 mol/kg
Constante ébullioscopique0,512 °C·kg/mol
Facteur de van't Hoff1
Point d'ébullition du solvant pur100 °C

Généré avec OneCalc · https://onecalc.app/fr/chemistry/boiling-point-elevation-calculator

Chimie

Calcul de l'élévation du point d'ébullition

Calculer l'élévation ébullioscopique ΔTb = i·Kb·b à partir de la molalité, de la constante ébullioscopique et du facteur de van't Hoff, ainsi que le point d'ébullition relevé.

Données

mol/kg
°C·kg/mol

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L'élévation du point d'ébullition

L'élévation du point d'ébullition est l'augmentation du point d'ébullition d'un solvant lorsqu'on y dissout un soluté non volatil. C'est l'une des quatre propriétés colligatives : son ampleur dépend du nombre de particules dissoutes, et non de leur nature chimique. Plus une solution est concentrée en particules, plus son point d'ébullition s'élève par rapport à celui du solvant pur.

Pourquoi le point d'ébullition s'élève

Un liquide bout lorsque sa pression de vapeur égale la pression atmosphérique. Les particules de soluté dissoutes occupent une partie de la surface du liquide et réduisent sa pression de vapeur : il faut alors chauffer davantage pour que la pression de vapeur rejoigne la pression atmosphérique. Le point d'ébullition est donc déplacé vers le haut.

La formule ébullioscopique

ΔTb=i⋅Kb⋅b\Delta T_b = i \cdot K_b \cdot b
SymboleGrandeurUnité
ΔTbÉlévation du point d'ébullition°C
iFacteur de van't Hoffsans unité
KbConstante ébullioscopique°C·kg/mol
bMolalité du solutémol/kg

Le facteur de van't Hoff ii traduit la dissociation du soluté : il vaut 1 pour un non-électrolyte, environ 2 pour NaCl et 3 pour CaCl₂. La constante KbK_b est propre au solvant. Le point d'ébullition de la solution s'obtient en ajoutant ΔTb au point d'ébullition du solvant pur :

Tb=Tb,0+ΔTbT_b = T_{b,0} + \Delta T_b

Exemple résolu

On dissout 2 mol/kg de chlorure de sodium dans l'eau (Kb=0,512K_b = 0{,}512 °C·kg/mol, i≈2i \approx 2). L'élévation vaut :

ΔTb=2×0,512×2=2,05 °C\Delta T_b = 2 \times 0{,}512 \times 2 = 2{,}05\ \text{°C}

Le point d'ébullition passe ainsi de 100 °C à environ 102 °C.

La constante ébullioscopique selon le solvant

Chaque solvant possède sa propre constante KbK_b, qui détermine la sensibilité de son point d'ébullition à la concentration.

SolvantKb (°C·kg/mol)Point d'ébullition (°C)
Eau0,512100
Benzène2,5380,1
Chloroforme3,6361,2

Pour une même molalité, un solvant à grande constante voit son point d'ébullition s'élever bien davantage.

Applications

L'élévation ébullioscopique a longtemps servi à déterminer des masses molaires : en mesurant ΔTb pour une masse connue de soluté, on remontait au nombre de moles, donc à la masse molaire. Dans la vie courante, l'effet reste modeste — saler l'eau de cuisson ne relève son point d'ébullition que d'une fraction de degré. La molalité utilisée ici se distingue de la molarité du Calcul de la molarité : elle se rapporte à la masse de solvant, ce qui la rend indépendante de la température.

Questions fréquentes (FAQ)

Quelle est la formule de l'élévation ébullioscopique ?

L'élévation du point d'ébullition s'écrit ΔTb = i × Kb × b, où i est le facteur de van't Hoff, Kb la constante ébullioscopique du solvant et b la molalité du soluté en mol/kg. Le nouveau point d'ébullition est celui du solvant pur augmenté de ΔTb. Par exemple, 1 mol/kg de sucre dans l'eau élève le point d'ébullition de 1 × 0,512 × 1 = 0,512 °C, jusqu'à 100,5 °C.

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

Le facteur de van't Hoff (i) est le nombre de particules dissoutes produites par unité de formule de soluté. Les non-électrolytes comme le sucre ou l'urée restent sous forme de molécules uniques, donc i = 1. Les composés ioniques se dissocient : NaCl donne Na⁺ et Cl⁻ (i ≈ 2), et CaCl₂ donne un Ca²⁺ et deux Cl⁻ (i ≈ 3). Les effets colligatifs dépendant du nombre de particules, un i plus élevé entraîne une hausse plus marquée du point d'ébullition.

Qu'est-ce que la constante ébullioscopique Kb ?

La constante ébullioscopique Kb est une propriété du solvant qui fixe l'ampleur de la hausse de son point d'ébullition par unité de molalité. Pour l'eau, Kb = 0,512 °C·kg/mol, ce qui signifie qu'une solution idéale à 1 mol/kg bout 0,512 °C plus haut. D'autres solvants ont des constantes plus grandes — 2,53 pour le benzène et 3,63 °C·kg/mol pour le chloroforme — de sorte qu'une même molalité y élève bien davantage le point d'ébullition.

Pourquoi le sel élève-t-il le point d'ébullition de l'eau ?

Les particules dissoutes abaissent la pression de vapeur du solvant : il faut alors une température plus élevée pour que cette pression atteigne la pression atmosphérique et que le liquide bouille. C'est une propriété colligative — elle dépend du nombre de particules dissoutes, non de leur nature. Saler l'eau des pâtes n'élève que très peu son point d'ébullition (une cuillerée par litre ajoute bien moins de 0,1 °C) ; l'effet sur le temps de cuisson est négligeable.

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