La variazione del potenziale chimico di un solvente quando viene aggiunto un soluto spiega perché avviene l’elevazione del punto di ebollizione.
L’elevazione del punto di ebollizione è una proprietà colligativa, il che significa che dipende dalla presenza di particelle disciolte e dal loro numero, ma non dalla loro identità. È un effetto della diluizione del solvente in presenza di un soluto., È un fenomeno che si verifica per tutti i soluti in tutte le soluzioni, anche in soluzioni ideali, e non dipende da alcuna interazione soluto–solvente specifica. L’elevazione del punto di ebollizione avviene sia quando il soluto è un elettrolita, come vari sali, sia un nonelettrolita. In termini termodinamici, l’origine dell’elevazione del punto di ebollizione è entropica e può essere spiegata in termini di pressione di vapore o potenziale chimico del solvente., In entrambi i casi, la spiegazione dipende dal fatto che molti soluti sono presenti solo nella fase liquida e non entrano nella fase gassosa (tranne che a temperature estremamente elevate).
Messo in termini di pressione di vapore, un liquido bolle alla temperatura quando la sua pressione di vapore è uguale alla pressione circostante. Per il solvente, la presenza del soluto diminuisce la sua pressione di vapore per diluizione. Un soluto non volatile ha una pressione di vapore pari a zero, quindi la pressione di vapore della soluzione è inferiore alla pressione di vapore del solvente., Pertanto, è necessaria una temperatura più elevata affinché la pressione del vapore raggiunga la pressione circostante e il punto di ebollizione sia elevato.
In termini di potenziale chimico, al punto di ebollizione, la fase liquida e la fase gas (o vapore) hanno lo stesso potenziale chimico (o pressione di vapore), il che significa che sono energeticamente equivalenti. Il potenziale chimico dipende dalla temperatura e ad altre temperature la fase liquida o gassosa ha un potenziale chimico inferiore ed è più energeticamente favorevole rispetto all’altra fase., Ciò significa che quando viene aggiunto un soluto non volatile, il potenziale chimico del solvente nella fase liquida viene diminuito mediante diluizione, ma il potenziale chimico del solvente nella fase gassosa non viene influenzato. Ciò significa a sua volta che l’equilibrio tra la fase liquida e gassosa viene stabilito ad un’altra temperatura per una soluzione rispetto a un liquido puro, cioè il punto di ebollizione è elevato.
Il fenomeno della depressione del punto di congelamento è analogo all’elevazione del punto di ebollizione., Tuttavia, l’entità della depressione del punto di congelamento è maggiore dell’elevazione del punto di ebollizione per lo stesso solvente e la stessa concentrazione di un soluto. A causa di questi due fenomeni, l’intervallo liquido di un solvente è aumentato in presenza di un soluto.