Frysepunktdepresjon er en av de colligative egenskapene til materie, noe som betyr at den påvirkes av antall partikler, ikke den kjemiske identiteten til partiklene eller deres masse. Når et oppløst stoff tilsettes et løsningsmiddel, senkes frysepunktet fra den opprinnelige verdien av det rene løsningsmidlet. Det har ikke noe å si om løsningen er en væske, en gass eller et fast stoff. For eksempel forekommer frysepunktdepresjon når enten salt eller alkohol tilsettes vann. Faktisk kan løsningsmidlet være en hvilken som helst fase. Frysepunktdepresjon forekommer også i faste faste blandinger.
Frysepunktdepresjon beregnes ved å bruke Raoults Law og Clausius-Clapeyron ligningen for å skrive en ligning som kalles Blagden's Law. I en ideell løsning avhenger frysepunktdepresjon bare av konsentrasjonen av stoffet.
31,65 g natriumklorid ble tilsatt til 220,0 ml vann ved 34 ° C. Hvordan vil dette påvirke frysepunkt for vannet?
Anta natriumklorid dissosierer seg fullstendig i vannet.
Gitt: tetthet av vann ved 35 ° C = 0,994 g / ml
Kf vann = 1,86 ° C kg / mol
Løsning:
For å finne temperaturendring høyde av et løsningsmiddel med et løst stoff, bruk frysepunktets depresjonsligning:
ΔT = iKfm
hvor
ΔT = Endring i temperatur i ° C
i = van 't Hoff-faktor
Kf= molalt frysepunkt depresjon konstant eller kryoskopisk konstant i ° C kg / mol
m = molalitet av oppløsningen i mol oppløst / kg løsningsmiddel.
Trinn 1 Beregn molaliteten til NaCl
molalitet (m) NaCl = mol NaCl / kg vann
Fra periodiske tabell, finn atommassene til elementene:
atommasse Na = 22,99
atommasse Cl = 35,45
mol NaCl = 31,65 g x 1 mol / (22,99 + 35,45)
mol NaCl = 31,65 g x 1 mol / 58,44 g
mol NaCl = 0,542 mol
kg vann = tetthet x volum
kg vann = 0,994 g / ml x 220 ml x 1 kg / 1000 g
kg vann = 0,219 kg
mNaCl = mol NaCl / kg vann
mNaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
mNaCl = 2,477 mol / kg
Steg 2 Bestem van 't Hoff-faktoren
Van 't Hoff-faktoren, i, er en konstant assosiert med mengden av dissosiasjon av oppløsningen i løsningsmidlet. For stoffer som ikke dissosieres i vann, for eksempel sukker, er i = 1. For løsemidler som fullstendig dissosierer seg til to ioner, i = 2. For dette eksemplet dissoserer NaCl fullstendig til de to ionene, Na+ og Cl-. Derfor er i = 2 for dette eksempelet.
Trinn 3 Finn ΔT
ΔT = iKfm
ΔT = 2 x 1,86 ° C kg / mol x 2,477 mol / kg
ΔT = 9,21 ° C
Svar:
Å tilsette 31,65 g NaCl til 220,0 ml vann vil senke frysepunktet med 9,21 ° C.