Exemplu de depresie a punctului de congelare

Acest exemplu de exemplu demonstrează cum se calculează depresia punctului de înghețare folosind soluția de sare în apă.

Recapitulare rapidă asupra depresiunii punctului de congelare

Depresia punctului de congelare este una dintre proprietățile coligative ale materiei, ceea ce înseamnă că este afectată de numărul de particule, nu de identitatea chimică a particulelor sau de masa acestora. Când se adaugă un solut la un solvent, punctul său de îngheț este scăzut de la valoarea inițială a solventului pur. Nu contează dacă solutul este un lichid, gaz sau solid. De exemplu, depresia punctului de congelare apare atunci când se adaugă sare sau alcool în apă. De fapt, solventul poate fi și orice fază. Depresia punctului de congelare apare și în amestecurile solid-solid.

Depresiunea punctelor de congelare se calculează folosind Legea lui Raoult și Ecuația lui Clausius-Clapeyron pentru a scrie o ecuație numită Legea lui Blagden. Într-o soluție ideală, depresiunea punctului de congelare depinde doar de concentrația de solut.

Problema depresiei punctului de congelare

Se adaugă 31,65 g clorură de sodiu la 220,0 ml apă la 34 ° C. Cum va afecta acest lucru punctul de îngheț al apei?
Presupunem că clorura de sodiu se disociază complet în apă.
Date: densitatea apei la 35 ° C = 0,994 g / ml
K_f apă = 1,86 ° C kg / mol
Soluţie:
Pentru a găsi creșterea schimbării de temperatură a unui solvent de către un solut, utilizați ecuația de depresie a punctului de congelare:
ΔT = iK_fm
Unde
ΔT = Schimbarea temperaturii în ° C
i = van 't Hoff factor
K_f = constanta depresiei punctului de congelare molară sau constantă crioscopică în ° C kg / mol
m = molalitatea solutului în solut mol / kg solvent.
Pasul 1 Calculați molalitatea NaCl
molalitatea (m) de NaCl = moli de NaCl / kg apă
Din tabelul periodic, găsiți masele atomice ale elementelor:
masa atomică Na = 22,99
masa atomică Cl = 35,45
moli de NaCl = 31,65 g x 1 mol / (22,99 + 35,45)
moli de NaCl = 31,65 g x 1 mol / 58,44 g
moli de NaCl = 0,542 mol
kg apă = densitate x volum
kg apă = 0,994 g / ml x 220 ml x 1 kg / 1000 g
kg apă = 0,219 kg
m_NaCl = moli de NaCl / kg apă
m_NaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
m_NaCl = 2,477 mol / kg
Pasul 2 Determinați factorul van 't Hoff
Factorul van 't Hoff, i, este o constantă asociată cu cantitatea de disociere a solutului în solvent. Pentru substanțele care nu se disociează în apă, cum ar fi zahărul, i = 1. Pentru soluțiile care se disociază complet în doi ioni, i = 2. Pentru acest exemplu, NaCl se disociază complet în cei doi ioni, Na⁺ și Cl^-. Prin urmare, i = 2 pentru acest exemplu.
Pasul 3 Găsiți ΔT
ΔT = iK_fm
ΔT = 2 x 1,86 ° C kg / mol x 2,477 mol / kg
ΔT = 9,21 ° C
Răspuns:
Adăugarea de 31,65 g de NaCl la 220,0 ml de apă va scădea punctul de îngheț cu 9,21 ° C.