obniżenie temperatury zamarzania
temperatura zamarzania substancji jest temperaturą, w której formy stałe i ciekłe mogą współistnieć w nieskończoność-to znaczy są w równowadze. W tych warunkach cząsteczki przechodzą między dwiema fazami w jednakowym tempie, ponieważ ich tendencje ucieczki z dwóch faz są identyczne., Załóżmy, że ciekły rozpuszczalnik i jego ciało stałe (na przykład woda i lód) znajdują się w równowadze (
poniżej) i dodajemy do wody nielotną substancję rozpuszczoną (taką jak sól, cukier lub samochodowy płyn przeciw zamarzaniu). Spowoduje to zmniejszenie ułamka molowego cząsteczek H2O w fazie ciekłej, a tym samym zmniejszenie tendencji tych cząsteczek do ucieczki z niej, nie tylko do fazy parowej (jak widzieliśmy powyżej), ale także do fazy stałej (Lodowej)., Nie będzie to miało wpływu na szybkość, z jaką cząsteczki H2O uciekają z lodu do fazy wodnej, więc układ nie będzie już w równowadze i lód zacznie się topić
.
Jeśli chcemy, aby ciało stałe nie topiło się, należy zmniejszyć tendencję do ucieczki cząsteczek z ciała stałego., Można to osiągnąć poprzez obniżenie temperatury; to obniża tendencję ucieczki cząsteczek z obu faz, ale wpływa na te w ciele stałym bardziej niż w cieczy, więc ostatecznie osiągamy nowy, niższy punkt zamarzania, gdzie dwie ilości są ponownie w dokładnej równowadze i obie fazy mogą współistnieć 
.
Jeśli wolisz myśleć w kategoriach ciśnienia pary, możesz użyć tego samego argumentu, jeśli masz na uwadze, że ciśnienie pary ciała stałego i cieczy musi być takie samo w punkcie zamarzania., Rozcieńczenie cieczy (rozpuszczalnika) przez nieulotną substancję rozpuszczoną zmniejsza ciśnienie pary rozpuszczalnika zgodnie z prawem Raoulta, zmniejszając w ten sposób temperaturę, w której ciśnienie pary cieczy i zamrożonych form roztworu będzie równe. Podobnie jak w przypadku podniesienia temperatury wrzenia, w roztworach rozcieńczonych istnieje prosta liniowa zależność między obniżeniem temperatury zamarzania a molalnością roztworu rozpuszczonego:
\
zauważ, że wszystkie wartości Kf są ujemne!
drogi solne
stosowanie soli do usuwania lodu jest powszechnym zastosowaniem tej zasady., Roztwór utworzony, gdy część soli rozpuszcza się w wilgotnym lodzie, zmniejsza temperaturę zamarzania lodu. Jeśli temperatura zamarzania spadnie poniżej temperatury otoczenia, lód topnieje. W bardzo niskich temperaturach Temperatura otoczenia może być niższa niż w roztworze soli, a sól nie będzie miała żadnego wpływu.,d=”3d8b2121c5″>
CaCl2
Automotive radiator antifreezes are mostly based on ethylene glycol, (CH2OH)2., Dzięki silnym właściwościom wiązania wodorowego tego podwójnego alkoholu substancja ta jest mieszalna z wodą we wszystkich proporcjach i ma tylko bardzo małe ciśnienie pary. Poza obniżeniem temperatury zamarzania, płyn przeciw zamarzaniu podnosi również temperaturę wrzenia, zwiększając zakres działania układu chłodzenia. Czysty glikol zamarza w temperaturze -12,9°C i gotuje się w temperaturze 197°c, umożliwiając dostosowanie mieszanin woda-glikol do szerokiego zakresu warunków.,
przykład \(\PageIndex{2}\)
Oszacowanie temperatury zamarzania mieszanki przeciw zamarzaniu polega na połączeniu jednej objętości glikolu etylenowego (MW = 62, gęstość 1,11 g cm–3) z dwiema objętościami wody.
roztwór
Załóżmy, że używamy 1 L glikolu i 2 L wody (rzeczywiste objętości nie mają znaczenia, o ile ich proporcje są podane.) Masa glikolu wyniesie 1,10 kg, a wody 2,0 kg, więc całkowita masa roztworu wynosi 3,11 kg. Mamy wtedy:
- liczba moli glikolu: (1110 g) ÷ (62 g mol–1) = 17.,9 mol
- molalność glikolu: (17,9 mol) ÷ (2,00 kg) = 8,95 mol kg–1
- obniżenie temperatury zamarzania: ΔTF = (-1,86 K kg–1 mol) × (8,95 mol kg–1) = -16,6 K więc roztwór zamarza w temperaturze około -17°C.
wszelkie gatunki jonowe utworzone przez dysocjację również przyczynią się do depresja punktu zamarzania. Może to służyć jako użyteczny sposób określania frakcji rozpuszczonej, która jest dysocjowana.
Dodaj komentarz