fryspunkt Depression
fryspunkten för ett ämne är den temperatur vid vilken de fasta och flytande formerna kan samexistera på obestämd tid-det vill säga de är i jämvikt. Under dessa förhållanden passerar molekyler mellan de två faserna i lika takt eftersom deras flyktiga tendenser från de två faserna är identiska., Antag att ett flytande lösningsmedel och dess fasta (vatten och is, till exempel) är i jämvikt (
nedan), och vi lägger till en icke-flyktig lösning (som salt, socker eller frostskyddsmedel) till vattnet. Detta kommer att ha effekten att minska molfraktionen av H2o-molekyler i vätskefasen och därmed minska tendensen hos dessa molekyler att fly från den, inte bara i ångfasen (som vi såg ovan), men också i den fasta (is) fasen., Detta kommer inte att påverka hastigheten vid vilken H2o-molekyler flyr från isen till vattenfasen, så systemet kommer inte längre att vara i jämvikt och isen börjar smälta
.
om vi vill hålla fast ämnet från smältning, måste den flyktiga tendensen hos molekyler från det fasta ämnet minskas., Detta kan åstadkommas genom att sänka temperaturen; detta sänker den flyktiga tendensen hos molekyler från båda faserna, men det påverkar de i det fasta mer än de i vätskan, så vi når så småningom den nya, lägre fryspunkten där de två kvantiteterna är igen i exakt balans och båda faserna kan samexistera 
.
om du föredrar att tänka på ångtryck kan du använda samma argument om du kommer ihåg att ångtrycket i det fasta och vätskan måste vara detsamma vid fryspunkten., Utspädning av vätskan (lösningsmedlet) genom den icke-flyktiga lösningen minskar ångtrycket hos lösningsmedlet enligt Raoults lag, vilket minskar temperaturen vid vilken ångtrycket hos vätskan och frusna former av lösningen kommer att vara lika. Som med kokpunktshöjning finns det i utspädda lösningar ett enkelt linjärt förhållande mellan fryspunkten och lösningens molalitet:
\
Observera att KF-värdena är alla negativa!
saltning av vägar
användningen av salt på isvägar är en vanlig tillämpning av denna princip., Lösningen som bildas när en del av saltet löses upp i den fuktiga isen minskar isens fryspunkt. Om fryspunkten faller under omgivningstemperaturen smälter isen. Vid mycket kallt väder kan omgivningstemperaturen vara under saltlösningen, och saltet kommer inte att ha någon effekt.,d=”3d8b2121c5″>
CaCl2
Automotive radiator antifreezes are mostly based on ethylene glycol, (CH2OH)2., På grund av de starka vätebindningsegenskaperna hos denna dubbla alkohol är detta ämne blandbart med vatten i alla proportioner och bidrar endast till ett mycket litet ångtryck av sig själv. Förutom att sänka fryspunkten höjer frostskyddsmedel också kokpunkten, vilket ökar kylsystemets driftsområde. Den rena glykol fryser vid -12,9 ° C och kokar vid 197 ° C, vilket gör att vatten-glykolblandningar kan anpassas till ett brett spektrum av förhållanden.,
exempel \(\Pageindex{2}\)
uppskatta fryspunkten för en frostskyddsblandning genom att kombinera en volym etylenglykol (MW = 62, densitet 1.11 g cm–3) med två volymer vatten.
lösning
Antag att vi använder 1 l glykol och 2 L vatten (de faktiska volymerna spelar ingen roll så länge deras förhållanden är som givna.) Glykolens massa kommer att vara 1,10 kg och vattnet kommer att vara 2,0 kg, så lösningens totala massa är 3,11 kg. Vi har sedan:
- antal mol glykol: (1110 g) (62 g mol-1) = 17.,Mol
- molalitet av glykol: (17,9 mol) (2.00 kg) = 8,95 mol kg–1
- fryspunkt depression: ΔTF = (-1,86 k kg–1 mol) × (8,95 mol kg–1) = -16,6 K så lösningen kommer att frysa vid ca -17°C.
alla Joniska arter som bildas av dissociation kommer också att bidra till fryspunkten depression. Detta kan fungera som ett användbart sätt att bestämma fraktionen av en lösning som är dissocierad.
Lämna ett svar