12.10 : Понижение точки замерзания и повышение точки кипения

Повышение тепературы кипения

Точка кипения жидкости - это температура, при которой давление пара равно атмосферному давлению. Поскольку давление паров раствор снижается из-за наличия энергонезависимых солей, то причина в том, что точка кипения раствора впоследствии будет увеличена. Давление паров увеличивается при повышении температуры, поэтому раствор потребует более высокой температуры, чем растворитель, чтобы достичь заданного давления паров, включая эквивалентное давлению окружающей среды. Увеличение точки кипения, наблюдаемое при растворении нелетучих растворённое вещество в растворителе, ΔTb, называется высотой точки кипения и прямо пропорционально молальной концентрации видов растворённое вещество:

Где Kb — постоянная точки кипения, или экбуллиоскопическая константа и m — молальная концентрация (моляльность) всех видов растворённое вещество. Константы точки кипения — это характерные свойства, зависящие от идентификации растворителя.

Депрессия точки замерзания

Растворы замерзают при более низких температурах, чем чистые жидкости. Это явление используется в схемах “оттаивания”, которые используют соль, хлорид кальция или мочевину для расплавления льда на дорогах и тротуарах, а также в использовании этиленгликоля в качестве “антифриза” в автомобильных радиаторах. Морская вода замерзает при более низкой температуре, чем пресная, и поэтому арктические и Антарктические океаны остаются незамороженными даже при температуре ниже 0 °C (как и жидкости для тела рыб и других хладнокровных морских животных, обитающих в этих океанах).

Снижение точки замерзания разбавленного раствор по сравнению с точкой замерзания чистого растворителя, ΔTf, называется депрессией точки замерзания и прямо пропорционально молальной концентрации растворённое вещество

Где m — молальная концентрация растворённое вещество и KF называется константой депрессии точки замерзания (или криоскопической константой). Так же, как и постоянные точки кипения, это характерные свойства, значения которых зависят от химической идентификации растворителя.

Определение массы Molar

Осмотическое давление и изменения температуры замерзания, точки кипения и давления пара прямо пропорциональны количеству видов растворённое вещество, присутствующих в данном количестве раствор. Таким образом, измерение одного из этих свойств для раствор, подготовленного с использованием известной массы растворённое вещество, позволяет определить молярную массу солутного.

Например, раствор при температуре 2.32 °C в растворе бензола 4.00 г неэлектролита, растворенного в 55.0 г бензола, обнаружено замерзание Предполагая идеальное поведение раствор, какова молярная масса этого соединения?

Для решения этой проблемы сначала рассчитывается изменение точки замерзания от наблюдаемой точки замерзания и точки замерзания чистого бензола:

Затем молальная концентрация определяется из KF, константа депрессии точки замерзания для бензола, и ΔTf:

Далее, количество молей соединения в раствор обнаружено из молальной концентрации и массы растворителя, который использовался для производства раствор.

И, наконец, определяется молярная масса из массы растворённое вещество и количество молей в этой массе.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 11.4: коллигативные свойства.