凝固点降下の例題
凝固点降下温度を計算する
凝固点降下：溶質が水に加えられると、水はより低い温度で氷を形成します。にかまた/ゲッティイメージズ
この例の問題は、水中の塩の溶液を使用して凝固点降下を計算する方法を示しています。
重要ポイント: 凝固点降下を計算する
- 凝固点降下は、溶質が溶媒の通常の凝固点を下げる溶液の特性です。
- 凝固点降下は、溶質の質量や化学的性質ではなく、溶質の濃度のみに依存します。
- 氷点降下の一般的な例は、寒い時期に道路で氷が凍らないようにするために水の氷点を下げる塩です。
- 計算には、ラウルトの法則とクラウジウス-クラペイロンの式を組み合わせたブラグデンの法則と呼ばれる式が使用されます。
凝固点降下のクイックレビュー
凝固点降下もその一つ 物質の集合的性質 、つまり、粒子の化学的性質やその質量ではなく、粒子の数によって影響を受けることを意味します。溶質を溶媒に加えると、その凝固点は純粋な溶媒の元の値から低下します。溶質が液体、気体、または固体であるかどうかは問題ではありません。たとえば、水に塩やアルコールを加えると凝固点降下が起こります。実際、溶媒も任意の相である可能性があります。凝固点降下は、固体と固体の混合物でも発生します。
凝固点降下は、ラウルトの法則とクラウジウス-クラペイロンの方程式を使用して計算され、ブラグデンの法則と呼ばれる方程式が作成されます。理想的なソリューションでは、凝固点降下は溶質濃度のみに依存します。
凝固点降下の問題
塩化ナトリウム 31.65 g を 34 °C の水 220.0 mL に加えます。これはどのように影響しますか 水の凝固点 ?
仮定します 塩化ナトリウム 水中で完全に解離します。
与えられた: 35 °C での水の密度 = 0.994 g/mL
Kへ水 = 1.86 °C kg/mol
解決
を見つけるには 温度変化の標高 溶質による溶媒の、凝固点降下方程式を使用します。
ΔT = iKへメートル
どこ
ΔT = 温度変化 (°C)
i = ファントホッフ係数
Kへ= モル凝固点降下定数 または低温定数 (°C kg/mol)
m = mol 溶質/kg 溶媒での溶質のモル濃度。
ステップ 1: NaCl のモル濃度を計算する
NaCl のモル濃度 (m) = NaCl のモル/kg 水
から 周期表 、要素の原子質量を見つけます。
原子質量 それ = 22.99
原子質量 Cl = 35.45
NaCl のモル数 = 31.65 g x 1 mol/(22.99 + 35.45)
NaCl のモル数 = 31.65 g x 1 mol/58.44 g
NaCl のモル = 0.542 mol
kg 水 = 密度 x 体積
kg 水 = 0.994 g/mL x 220 mL x 1 kg/1000 g
kg 水 = 0.219 kg
メートル塩化ナトリウム= NaCl のモル数/kg 水
メートル塩化ナトリウム= 0.542mol/0.219kg
メートル塩化ナトリウム= 2.477 モル/kg
ステップ 2: ファントホッフ係数を決定する
ファントホッフ係数 i は、溶媒中の溶質の解離量に関連する定数です。砂糖のように水で解離しない物質の場合、i = 1. 完全に 2 つに解離する溶質の場合 イオン , i = 2. この例では、NaCl は 2 つのイオン Na に完全に解離します。+およびCl-.したがって、この例では i = 2 です。
ステップ 3: ΔT を求める
ΔT = iKへメートル
ΔT = 2 x 1.86 °C kg/mol x 2.477 mol/kg
ΔT = 9.21℃
答え：
31.65 g の NaCl を 220.0 mL の水に加えると、凝固点が 9.21 °C 下がります。
凝固点降下計算の限界
凝固点降下の計算には、アイスクリームや薬品の製造、道路の凍結防止などの実用的な用途があります。ただし、方程式は特定の状況でのみ有効です。
- 溶質は、溶媒よりもはるかに少ない量で存在する必要があります。凝固点降下の計算は、希薄溶液に適用されます。
- 溶質は不揮発性でなければなりません。その理由は、液体と固体溶媒の蒸気圧が平衡にあるときに凝固点が発生するためです。
ソース
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