Определение температуры замерзания разбавленных растворов

Предпросмотр материала:

Определение температуры замерзания разбавленных растворов.»

Цель работы: Криоскопическим методом определить изменение температуры замерзания разбавленого раствора.

Ход работы: Растворы – это гомогенные системы переменного состава, состоящие из двух или более компонентов.Количественный состав раствора (или его концентрацию) выражают различными способами. В физической химии особенно важны концентрации, не зависящие от изменения температуры – молярная доля (c ) и моляльность (с_m).

Молярная доля – c _i – отношение количества i-го вещества n _i к сумме количеств веществ всех составляющих раствора:

, – отношение массы (m_i) к молярной массе (М_i) i-го вещества, c _i – безразмерная величина.

Моляльность – с_mi – количество растворенного вещества в 1 кг растворителя: .

Идеальным называется раствор, в котором силы взаимодействия между частицами растворенного вещества равны силам взаимодействия между растворенным веществом и растворителем.

Идеальные растворы подчиняются первому тоноскопическому закону Рауля (1883): понижение парциального давления насыщенного пара каждого из компонентов идеального раствора пропорционально молярной доле этого компонента:

,где D р_i – понижение давления пара над раствором; р₀ – давление пара чистого растворителя, n _i – количество i-го растворенного вещества.Графическое соотношение между значениями температуры и давлением пара чистой воды представлено жирной линией (рис. 7).

Image17777.gif (4467 bytes)

Фазовая диаграмма состояния: ОА – граница т и ж состояния; ОВ – граница ж и г состояния; ОС – граница т и г состояния; х – точка замерзания чистого растворителя; х’ – точка замерзания раствора; у – точка кипения чистого растворителя; у’ – точка кипения раствораВ состоянии замерзания устанавливается равновесие жидкость твердое состояние: давление насыщенного пара над жидкой фазой становится равным давлению насыщенного пара над твердой фазой.

В растворе часть поверхности занята молекулами растворенного вещества, то есть число молекул растворителя, испаряющихся в единицу времени с площади поверхности раствора, соответственно уменьшается.

Равновесие жидкость пар устанавливается в этом случае при более низком давлении пара р_i, чем в случае чистого растворителя р₀ пунктирная линия).

Ф.М. Рауль пришел к выводу в виде первого закона: растворение 1 моль какого бы-то ни было молекулярного вещества в 1000 г растворителя вызывает одно и то же понижение температуры замерзания.Второй криоскопический закон Рауля: для разбавленных растворов понижение температуры замерзания Т_зам прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества, т.е.

D Т_зам = К_т ^. с_m, где с_m – моляльная концентрация вещества, К_т – криоскопическая постоянная растворителя – моляльное понижение точки замерзания раствора (вызываемое 1 моль растворенного вещества в 1000 г растворителя). Криоскопические константы можно рассчитать по уравнению,

где R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль ^. К);
D Н_пл – молярная теплота плавления чистого растворителя в кДж/моль;
Т_зам – температура замерзания по шкале Кельвина; М – молярная масса растворителя.

По понижению температуры замерзания (Т_зам) можно рассчитать молярную массу растворенного вещества (М_i):

откуда ,где m_i – масса растворенного вещества, г; m_р-ля – масса растворителя, г.

Выполнения работы

Для определения температуры замерзания растворителя и раствора используют криоскоп марки ОХ – 9, который состоит из широкой пробирки 2 и с боковым отверткием 6, вставленной в широкую пробирку – кожух 8. В пробирку 2 с пробиркой 3 вставлены термометр Бекмана 4 и машалка 5. Пробирка с кожухом вставленная в сосуд 9 с мешалкой 7 и контрольным термометром 1. Сосуд 9 наполняется охладительной смесью.

Отмеряют пипеткой 20 мл. бензола, переносят в пробирку 2 и закрывают пробкой с термометром Бекмана и мешалкой. Укрепляют термометр так, чтобы он не казался ни стенок, ни дна пробирки. Шарик термомертра должен быть полностью погружен в растворитель. Пробирку вставляют в кожух и, неперерывно помешивая растворитель мешалкой, охлаждают до появления кристаллов. Если растворитель не был охлаждён, то с появлением кристаллов падение температуры прекращается, а отсчёт, сделанный по термометру, даёт «ориентировочную» температуру замерзания растворителя. Если же несмотря на перемешивание растворитель переохлаждается, то при появлении кристаллов температура быстро поднимается и подъём её прикращается при температуре замерзания. Определив «ориентировочную» температуру замерзания растворителя, пробирку вынимают и нагревают рукой до полного исчезновения кристаллов, затем снова вставляют её в кожух и в охладительную смесь и, не перемешивая, переохлаждают растворитель на 0,2 -0,4 ниже «ориентировочной» температуры замерзания, потом

энергичным перемешиванием вызывают кристаллизацию. За счёт теплоты кристаллизации температцра поднимается до точки замерзания и в течении продолжительного времени остаётся постоянной. Эта температура, отсчитанная с точностью до 0,005, и является искомой температурой замерзания растворителя. Отвешивают на аналитических весах 0,2 – 0,3 г. вещества, молекулярную массу которого надлежит определить. Навеску высыпают в сосуд с растворителем. Перемешивая, растворяют навеску, затем так же, как для чистого растворителя, определяют температуру замерзания раствора. Молярную массу определяют по формуле.

Опытные данные записывают в таблицу и проводим расчет

Краткое описание материала

Криоскопическим методом определить изменение температуры замерзания разбавленого раствора.

, – отношение массы (m_i) к молярной массе (М_i) i-го вещества, c _i – безразмерная величина.

Моляльность – с_mi – количество растворенного вещества в 1 кг растворителя: .

Определение температуры замерзания разбавленных растворов

Химия

Конспекты

DOCX

17.11.2014

3701

Химия

Конспекты

Файл будет скачан в формате:

DOCX

Краткое описание материала

Криоскопическим методом определить изменение температуры замерзания разбавленого раствора.

, – отношение массы (m_i) к молярной массе (М_i) i-го вещества, c _i – безразмерная величина.

Моляльность – с_mi – количество растворенного вещества в 1 кг растворителя: .

Автор материала

Матюгина Ираида Ивановна

преподаватель

На сайте: 10 лет и 9 месяцев
Всего просмотров: 148282
Подписчики: 2
Всего материалов: 40

148282
просмотров
40
материалов
2
подписчиков

Настоящий материал опубликован пользователем Матюгина Ираида Ивановна.
Инфоурок является информационным посредником. Всю ответственность за опубликованные материалы несут пользователи, загрузившие материал на сайт. Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете на материал.