Vriespunt depressie Voorbeeld Probleem

Dit voorbeeldprobleem laat zien hoe het vriespuntverlaging kan worden berekend met behulp van een oplossing van zout in water.

Quick Review van Freezing Point Depression

Vriespuntdepressie is een van de colligatieve eigenschappen van materie, wat betekent dat het wordt beïnvloed door het aantal deeltjes, niet door de chemische identiteit van de deeltjes of hun massa. Wanneer een opgeloste stof wordt toegevoegd aan een oplosmiddel, wordt het vriespunt verlaagd van de oorspronkelijke waarde van het zuivere oplosmiddel. Het maakt niet uit of de opgeloste stof een vloeistof, gas of vaste stof is. Bevriezing van het vriespunt treedt bijvoorbeeld op wanneer zout of alcohol aan water worden toegevoegd. In feite kan het oplosmiddel ook elke fase zijn. Vriespuntverlaging komt ook voor in vaste-vaste mengsels.

Vriespuntsverlaging wordt berekend met behulp van de wet van Raoult en de vergelijking van Clausius-Clapeyron om een ​​vergelijking te schrijven die de wet van Blagden wordt genoemd. In een ideale oplossing hangt de vriespuntverlaging alleen af ​​van de concentratie opgeloste stof.

Vriespunt Depressie Probleem

31,65 g natriumchloride wordt toegevoegd aan 220,0 ml water bij 34 ° C. Hoe beïnvloedt dit het vriespunt van het water?
Neem aan dat het natriumchloride volledig in het water dissocieert.
Gegeven: dichtheid van water bij 35 ° C = 0.994 g / ml
K_f water = 1,86 ° C kg / mol
Oplossing:
Om de verhoging van de temperatuur van een oplosmiddel door een opgeloste stof te vinden, gebruikt u de vergelijking van het vriespuntverlaging:
ΔT = iK_fm
waar
ΔT = temperatuurverandering in ° C
i = van 't Hoff-factor
K_f = molaal vriespuntverlaging constant of cryoscopische constante in ° C kg / mol
m = molaliteit van de opgeloste stof in mol opgeloste stof / kg oplosmiddel.
Stap 1 Bereken de molaliteit van het NaCl
molaliteit (m) NaCl = mol NaCl / kg water
Zoek in het periodiek systeem de atoommassa's van de elementen:
atoommassa Na = 22,99
atoommassa Cl = 35,45
mol NaCl = 31,65 g x 1 mol / (22,99 + 35,45)
mol NaCl = 31,65 g x 1 mol / 58,44 g
mol NaCl = 0,542 mol
kg water = dichtheid x volume
kg water = 0.994 g / ml x 220 ml x 1 kg / 1000 g
kg water = 0,219 kg
m_NaCl = mol NaCl / kg water
m_NaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
m_NaCl = 2.477 mol / kg
Stap 2 Bepaal de van 't Hoff-factor
De van 't Hoff-factor, i, is een constante geassocieerd met de hoeveelheid dissociatie van de opgeloste stof in het oplosmiddel. Voor stoffen die niet dissociëren in water, zoals suiker, i = 1. Voor opgeloste stoffen die volledig dissociëren in twee ionen, i = 2. Voor dit voorbeeld dissocieert NaCl volledig in de twee ionen, Na⁺ en Cl^-. Daarom is i = 2 voor dit voorbeeld.
Stap 3 Zoek ΔT
ΔT = iK_fm
AT = 2 x 1,86 ° C kg / mol x 2,477 mol / kg
ΔT = 9,21 ° C
Antwoord:
Het toevoegen van 31,65 g NaCl aan 220,0 ml water zal het vriespunt verlagen met 9,21 ° C.