Depresja w punkcie zamarzania jest jedną z koligatywnych właściwości materii, co oznacza, że wpływa na nią liczba cząstek, a nie chemiczna tożsamość cząstek lub ich masa. Po dodaniu substancji rozpuszczonej do rozpuszczalnika jego temperatura krzepnięcia obniża się w stosunku do pierwotnej wartości czystego rozpuszczalnika. Nie ma znaczenia, czy substancja rozpuszczona jest cieczą, gazem czy ciałem stałym. Na przykład obniżenie temperatury krzepnięcia występuje, gdy do wody dodaje się sól lub alkohol. W rzeczywistości rozpuszczalnik może być także dowolną fazą. Obniżenie temperatury krzepnięcia występuje również w mieszaninach ciało stałe.
Depresję punktu zamarzania oblicza się za pomocą prawa Raoulta i równania Clausiusa-Clapeyrona do napisania równania zwanego prawem Blagdena. W idealnym rozwiązaniu obniżenie temperatury krzepnięcia zależy tylko od stężenia substancji rozpuszczonej.
31,65 g chlorku sodu dodaje się do 220,0 ml wody w 34 ° C. Jak to wpłynie na temperatura zamarzania wody?
Załóżmy chlorek sodu całkowicie dysocjuje w wodzie.
Dane: gęstość wody w 35 ° C = 0,994 g / ml
K.fa woda = 1,86 ° C kg / mol
Rozwiązanie:
Aby znaleźć wysokość zmiany temperatury rozpuszczalnika przez substancję rozpuszczoną, użyj równania obniżenia temperatury krzepnięcia:
ΔT = iKfam
gdzie
ΔT = zmiana temperatury w ° C
i = współczynnik van H t
K.fa= obniżenie molowego punktu zamarzania stała lub stała krioskopowa w ° C kg / mol
m = molowość substancji rozpuszczonej w mol substancji rozpuszczonej / kg rozpuszczalnika.
Krok 1 Obliczyć molowość NaCl
molowość (m) NaCl = mole NaCl / kg wody
Od układ okresowy, znajdź masy atomowe pierwiastków:
masa atomowa Na = 22,99
masa atomowa Cl = 35,45
moli NaCl = 31,65 g x 1 mol / (22,99 + 35,45)
moli NaCl = 31,65 g x 1 mol / 58,44 g
moli NaCl = 0,542 mol
kg wody = gęstość x objętość
kg wody = 0,994 g / ml x 220 ml x 1 kg / 1000 g
kg wody = 0,219 kg
mNaCl = mole NaCl / kg wody
mNaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
mNaCl = 2,477 mol / kg
Krok 2 Określ współczynnik van Hoffa
Współczynnik van 't Hoffa i jest stałą związaną z ilością dysocjacji substancji rozpuszczonej w rozpuszczalniku. Dla substancji, które nie dysocjują w wodzie, takich jak cukier, i = 1. Dla substancji rozpuszczających się całkowicie dwa jony, i = 2. W tym przykładzie NaCl całkowicie dysocjuje na dwa jony Na+ i Cl-. Dlatego i = 2 dla tego przykładu.
Krok 3 Znajdź ΔT
ΔT = iKfam
ΔT = 2 x 1,86 ° C kg / mol x 2,477 mol / kg
ΔT = 9,21 ° C
Odpowiedź:
Dodanie 31,65 g NaCl do 220,0 ml wody obniży temperaturę krzepnięcia o 9,21 ° C.