Sasalšanas temperatūras pazemināšanās ir viena no vielas koligātajām īpašībām, kas nozīmē, ka to ietekmē daļiņu skaits, nevis daļiņu ķīmiskā identitāte vai to masa. Kad šķīdinātājam pievieno izšķīdušo vielu, tā sasalšanas temperatūra tiek pazemināta no tīrā šķīdinātāja sākotnējās vērtības. Nav svarīgi, vai izšķīdinātā viela ir šķidrums, gāze vai cieta viela. Piemēram, sasalšanas temperatūras pazemināšanās notiek, ja ūdenim pievieno sāli vai spirtu. Faktiski arī šķīdinātājs var būt jebkura fāze. Sasalšanas temperatūras pazemināšanās notiek arī cietos un cietos maisījumos.
Sasalšanas temperatūras pazemināšanās tiek aprēķināta, izmantojot Raoult likumu un Clausius-Clapeyron vienādojumu, lai uzrakstītu vienādojumu ar nosaukumu Blagden's Law. Ideālā risinājumā sasalšanas punkta pazemināšanās ir atkarīga tikai no izšķīdušās vielas koncentrācijas.
220,0 ml ūdens 34 ° C temperatūrā pievieno 31,65 g nātrija hlorīda. Kā tas ietekmēs ūdens sasalšanas temperatūra?
Pieņemsim nātrija hlorīds pilnīgi disociējas ūdenī.
Dots: ūdens blīvums pie 35 ° C = 0,994 g / ml
Kf ūdens = 1,86 ° C kg / mol
Risinājums:
Lai atrastu temperatūras maiņas paaugstinājums izmantojot šķīdinātāju ar izšķīdušo vielu, izmanto sasalšanas temperatūras pazemināšanas vienādojumu:
ΔT = iKfm
kur
ΔT = temperatūras izmaiņas ° C
i = van Hofa koeficients
Kf= molāla sasalšanas punkta pazemināšanās konstanta vai krioskopiska konstante ° C kg / mol
m = izšķīdušās vielas molitāte mol izšķīdinātajā vielā / kg šķīdinātāja.
1. solis Aprēķiniet NaCl molitāti
NaCl molitāte (m) = NaCl moli / kg ūdens
No periodiskā tabula, atrodiet elementu atomu masas:
atomu masa Na = 22,99
atomu masa Cl = 35,45
molu NaCl = 31,65 g x 1 mol / (22,99 + 35,45)
molu NaCl = 31,65 g x 1 mol / 58,44 g
molu NaCl = 0,542 mol
kg ūdens = blīvums x tilpums
kg ūdens = 0,994 g / ml x 220 ml x 1 kg / 1000 g
kg ūdens = 0,219 kg
mNaCl = moli NaCl / kg ūdens
mNaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
mNaCl = 2,447 mol / kg
2. solis Nosakiet van Hofa koeficientu
Van Hoffa koeficients i ir konstante, kas saistīta ar izšķīdušās vielas disociācijas daudzumu šķīdinātājā. Vielas, kas nedisociējas ūdenī, piemēram, cukurs, i = 1. Par izšķīdušajām vielām, kas pilnībā izdalās divi joni, i = 2. Šajā piemērā NaCl pilnībā sadalās divos jonos - Na+ un Cl-. Tāpēc i = 2 šajā piemērā.
3. solis Atrodiet ΔT
ΔT = iKfm
ΔT = 2 x 1,86 ° C kg / mol x 2,477 mol / kg
ΔT = 9,21 ° C
Atbilde:
Pievienojot 31,65 g NaCl 220,0 ml ūdens, sasalšanas temperatūra pazemināsies par 9,21 ° C.