Dépression du Point de congélation
Le point de congélation d’une substance est la température à laquelle les formes solides et liquides peuvent coexister indéfiniment — c’est-à-dire qu’elles sont en équilibre. Dans ces conditions, les molécules passent entre les deux phases à des vitesses égales car leurs tendances à s’échapper des deux phases sont identiques., Supposons qu’un solvant liquide et son solide (eau et glace, par exemple) soient en équilibre (
ci-dessous), et nous ajoutons un soluté non volatil (tel que du sel, du sucre ou un liquide antigel automobile) à l’eau. Cela aura pour effet de réduire la fraction molaire des molécules H2O dans la phase liquide, et donc de réduire la tendance de ces molécules à s’en échapper, non seulement dans la phase vapeur (comme nous l’avons vu ci-dessus), mais aussi dans la phase solide (glace)., Cela n’aura aucun effet sur la vitesse à laquelle les molécules de H2O s’échappent de la glace dans la phase aqueuse, de sorte que le système ne sera plus en équilibre et la glace commencera à fondre
.
Si l’on veut empêcher le solide de fondre, la tendance à s’échapper des molécules du solide doit être réduite., Cela peut être accompli en réduisant la température; cela diminue la tendance à s’échapper des molécules des deux phases, mais cela affecte plus celles du solide que celles du liquide, de sorte que nous finissons par atteindre le nouveau point de congélation inférieur où les deux quantités sont à nouveau en équilibre exact et les deux phases peuvent coexister 
.
Si vous préférez penser en termes de pressions de vapeur, vous pouvez utiliser le même argument si vous gardez à l’esprit que les pressions de vapeur du solide et du liquide doivent être les mêmes au point de congélation., La Dilution du liquide (le solvant) par le soluté non volatil réduit la pression de vapeur du solvant selon la loi de Raoult, réduisant ainsi la température à laquelle les pressions de vapeur du liquide et des formes congelées de la solution seront égales. Comme pour l’élévation du point d’ébullition, dans les solutions diluées, il existe une relation linéaire simple entre la dépression du point de congélation et la molalité du soluté:
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notez que les valeurs Kf sont toutes négatives!
routes de salage
l’utilisation du sel pour dégivrer les routes est une application courante de ce principe., La solution formée lorsqu’une partie du sel se dissout dans la glace humide réduit le point de congélation de la glace. Si le point de congélation tombe en dessous de la température ambiante, la glace fond. Par temps très froid, la température ambiante peut être inférieure à celle de la solution saline et le sel n’aura aucun effet.,d= »3d8b2121c5″>
CaCl2
Automotive radiator antifreezes are mostly based on ethylene glycol, (CH2OH)2., En raison des fortes propriétés de liaison hydrogène de ce double alcool, cette substance est miscible avec l’eau dans toutes les proportions et ne contribue qu’à une très faible pression de vapeur. En plus d’abaisser le point de congélation, l’antigel augmente également le point d’ébullition, augmentant ainsi la plage de fonctionnement du système de refroidissement. Le glycol pur gèle à -12,9°C et bout à 197°C, ce qui permet aux mélanges eau-glycol d’être adaptés à un large éventail de conditions.,
exemple \(\PageIndex{2}\)
estimer le point de congélation d’un mélange antigel est constitué en combinant un volume d’éthylène glycol (MW = 62, densité 1,11 g cm–3) avec deux volumes d’eau.
Solution
supposons que nous utilisions 1 L de glycol et 2 L d’eau (les volumes réels n’ont pas d’importance tant que leurs rapports sont tels que donnés.) La masse du glycol sera de 1,10 kg et celle de l’eau sera de 2,0 kg, donc la masse totale de la solution est de 3,11 kg. Nous avons alors:
- nombre de moles de glycol: (1110 g) ÷ (62 g mol–1) = 17.,9 mol
- molalité du glycol: (17,9 mol) ÷ (2,00 kg) = 8,95 mol kg–1
- dépression du point de congélation: ΔTF = (-1,86 k kg–1 mol) × (8,95 mol kg–1) = -16,6 k donc la solution gèlera à environ -17°C.
toute espèce ionique formée par la dissociation contribuera également à la dépression du point de congélation. Cela peut servir de moyen utile pour déterminer la fraction d’un soluté dissocié.
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