8.4: Kolligative Egenskaber Kogepunkt Højde og frysepunktssænkning

frysepunktssænkning

frysepunktet af et stof er den temperatur, hvor den faste og flydende former kan eksistere side om side på ubestemt tid — det er, de er i ligevægt. Under disse forhold passerer molekyler mellem de to faser i lige store mængder, fordi deres flugtende tendenser fra de to faser er identiske., Antag, at et flydende opløsningsmiddel og dets faste (vand og is, for eksempel) er i ligevægt ( nedenfor), og vi tilføjer et ikke-flygtigt opløst stof (såsom salt, sukker eller frostvæske til bilindustrien) til vandet. Dette vil have den virkning at reducere molfraktionen af H2O-molekyler i væskefasen og således reducere disse molekylers tendens til at flygte fra den, ikke kun ind i dampfasen (som vi så ovenfor), men også ind i den faste (is) fase., Dette vil ikke have nogen indflydelse på den hastighed, hvormed H2O-molekyler slipper ud af isen i vandfasen, så systemet ikke længere vil være i ligevægt, og isen vil begynde at smelte.

Hvis vi ønsker at forhindre, at det faste stof smelter, skal molekylernes flugtende tendens fra det faste stof reduceres., Dette kan opnås ved at reducere temperaturen; dette sænker flygter tendens af molekyler fra begge faser, men det påvirker dem i den mere solid end dem, der er i væsken, så vi i sidste ende nå frem til den nye, lavere frysepunkt, hvor de to mængder er igen i præcis balance og begge faser kan sameksistere .

Hvis du foretrækker at tænke med hensyn til damptryk, kan du bruge det samme argument, hvis du husker, at damptrykket fra det faste stof og væsken skal være det samme ved frysepunktet., Fortynding af væsken (opløsningsmidlet) med det ikke-flygtige opløste stof reducerer opløsningsmidlets damptryk i henhold til Raoults lov, hvilket reducerer temperaturen, ved hvilken damptrykket i de flydende og frosne former af opløsningen vil være ens. Som med kogepunktshøjde er der i fortyndede opløsninger en simpel lineær relation mellem frysepunktsdepression og molaliteten af det opløste stof:

\

Bemærk, at Kf-værdier alle er negative!

Saltveje

brugen af salt til afisningsveje er en almindelig anvendelse af dette princip., Den opløsning, der dannes, når noget af saltet opløses i den fugtige is, reducerer isens frysepunkt. Hvis frysepunktet falder under omgivelsestemperaturen, smelter isen. I meget koldt vejr kan omgivelsestemperaturen være under saltopløsningen, og saltet har ingen virkning.,d=”3d8b2121c5″>

eksempel \(\Pageinde. {2}\)

estimere frysepunktet for en frostvæskeblanding består ved at kombinere et volumen ethylenglycol (M. = 62, densitet 1,11 g cm–3) med to volumener vand.

opløsning

Antag, at vi bruger 1 L glycol og 2 L vand (de faktiske volumener betyder ikke noget, så længe deres forhold er som angivet.) Massen af glycol vil være 1.10 kg, og at vandet vil være 2,0 kg, så den samlede masse af løsningen er 3.11 kg. Vi har derefter:

• antal mol glycol: (1110 g) ((62 g mol–1) = 17.,9 mol
• molality af glykol: (17.9 mol) ÷ (2,00 kg) = 8.95 mol kg–1
• frysepunktssænkning: ΔTF = (-1.86 kg K–1 mol) × (8.95 mol kg–1) = -16.6 K, så den løsning vil fryse til om -17°C.