science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe het vriespunt van een mengsel te berekenen

In een mengsel van een vaste stof en vloeistof, of twee vloeistoffen, vertegenwoordigt de hoofdcomponent het oplosmiddel en de minder belangrijke component de opgeloste stof. De aanwezigheid van de opgeloste stof induceert het verschijnsel van een vriespuntverlaging in het oplosmiddel, waarbij het vriespunt van het oplosmiddel in het mengsel lager wordt dan dat van het zuivere oplosmiddel. De vriespuntverlaging wordt berekend volgens delta (T) = Km, waarbij K de vriespuntverlagingsconstante van het oplosmiddel voorstelt en m de molaliteit van de oplossing weergeeft. Molaliteit, in dit geval, vertegenwoordigt de molen opgeloste deeltjes per kilogram oplosmiddel. Chemici bepalen het aantal opgeloste deeltjes door de massa van de opgeloste stof te delen door het molecuulgewicht, zoals bepaald door de atoommassa's van alle atomen in de chemische formule bij elkaar te voegen.

Identificeer de opgeloste stof en het oplosmiddel in de mengsel. Per definitie vertegenwoordigt de opgeloste stof de verbinding die in mindere hoeveelheid aanwezig is. Bijvoorbeeld, voor een mengsel van 10 gram natriumchloride (zout) opgelost in 100 gram water, vertegenwoordigt het natriumchloride de opgeloste stof.

Bepaal het formulegewicht of molecuulgewicht van de opgeloste stof door het atomaire gewichten van alle atomen in de chemische formule van de opgeloste stof. Natriumchloride bevat één natriumatoom en één chlooratoom en de atoomgewichten uit het periodiek systeem van de elementen natrium en chloor zijn respectievelijk 22,99 en 35,45. Het formulegewicht is daarom (1 x 22,99) + (1 x 35,45), wat 58,44 is.

Bereken het aantal opgeloste stoffen door de grammen opgeloste stof te delen door het formulegewicht. Het vorige voorbeeld van natriumchloride, 10 gram /58,44 of 0,171 mol natriumchloride, voortzetten.

Bepaal het aantal mol deeltjes door het aantal opgeloste stoffen te vermenigvuldigen met het aantal deeltjes dat wordt gevormd wanneer de opgeloste stof oplost. Voor moleculaire stoffen met covalente bindingen, zoals suiker, vertegenwoordigt elke formule één molecuul of deeltje in de oplossing. Ionische verbindingen zoals natriumchloride produceren echter twee of meer deeltjes per formule-eenheid. Je kunt ionische verbindingen eenvoudig identificeren omdat ze altijd uit een metaal en een niet-metaal bestaan, terwijl moleculaire verbindingen zoals suiker alleen niet-metalen bevatten. Een verbinding zoals calciumchloride zou drie deeltjes produceren. Voor het voorbeeld van 10 gram natriumchloride (0,171 mol NaCl) x (2 deeltjes per formule) of 0,342 mol deeltjes.

Bepaal de molaliteit van de oplossing door het aantal deeltjes deeltjes te delen door de massa van het oplosmiddel in kilogram. In het voorgaande voorbeeld bevatte de bereide oplossing 10 gram natriumchloride opgelost in 100 gram water. Omdat 1 kilogram 1000 gram bevat, vertegenwoordigt 100 gram water 0,100 kilogram water. Gebruik de online conversietool om de hoeveelheid oplosmiddel naar kilogram om te zetten, indien nodig. De deeltjesmolaliteit van 10 gram natriumchloride in 100 gram water is daarom 0,342 /0,100 of 3,42 mol per kilogram.

Raadpleeg een tabel met vriespunt-depressieresultaten om de vriespuntverlaging constant te bepalen , K, van het oplosmiddel. De K van water, bijvoorbeeld, is 1,86 graden C per molal.

Bereken de vriespuntverlaging, delta (T), van het oplosmiddel door de K-waarde te vermenigvuldigen met de molaliteit van de opgeloste stof: delta ( T) = Km. Verdergaand naar het vorige voorbeeld, delta (T) = 3,42 x 1,86 of 6,66 graden C.

Bepaal het vriespunt van het mengsel door delta (T) af te trekken van het vriespunt van het zuivere oplosmiddel. De meeste tabellen met vriespunt-verlagingconstanten zullen ook het vriespunt verschaffen - soms vermeld als het smeltpunt - van het zuivere oplosmiddel. In het geval van water is het vriespunt 0 graden C. Het vriespunt van 100 gram water dat 10 gram natriumchloride bevat, is daarom 0 - 6,36, of -6,36 graden C.