Beispiel für eine Gefrierpunkterniedrigung Problem

In diesem Beispiel wird gezeigt, wie die Gefrierpunktserniedrigung mithilfe einer Salzlösung in Wasser berechnet wird.

Schnelle Überprüfung der Gefrierpunktserniedrigung

Die Gefrierpunkterniedrigung ist eine der kolligativen Eigenschaften von Materie, dh sie wird von der Anzahl der Partikel beeinflusst, nicht von der chemischen Identität der Partikel oder ihrer Masse. Wenn ein gelöster Stoff zu einem Lösungsmittel gegeben wird, wird sein Gefrierpunkt vom ursprünglichen Wert des reinen Lösungsmittels abgesenkt. Es spielt keine Rolle, ob der gelöste Stoff eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Feststoff ist. Beispielsweise tritt eine Gefrierpunkterniedrigung auf, wenn entweder Salz oder Alkohol zu Wasser gegeben werden. Tatsächlich kann das Lösungsmittel auch irgendeine Phase sein. Die Gefrierpunkterniedrigung tritt auch in Feststoff-Feststoff-Gemischen auf.

Die Gefrierpunkterniedrigung wird unter Verwendung des Raoultschen Gesetzes und der Clausius-Clapeyron-Gleichung berechnet, um eine Gleichung mit dem Namen Blagdensches Gesetz zu schreiben. In einer idealen Lösung hängt die Gefrierpunkterniedrigung nur von der Konzentration des gelösten Stoffes ab.

Problem mit Gefrierpunkterniedrigung

Zu 220,0 ml Wasser bei 34 ° C werden 31,65 g Natriumchlorid gegeben. Wie wird sich dies auf den Gefrierpunkt des Wassers auswirken??
Angenommen, das Natriumchlorid dissoziiert vollständig im Wasser.
Gegeben: Wasserdichte bei 35 ° C = 0,994 g / ml
K_f Wasser = 1,86 ° C kg / mol
Lösung:
Verwenden Sie die Gefrierpunkterniedrigungsgleichung, um die Temperaturänderungshöhe eines Lösungsmittels durch einen gelösten Stoff zu ermitteln:
ΔT = iK_fm
wo
ΔT = Temperaturänderung in ° C
i = van 't Hoff Faktor
K_f = molare Gefrierpunktserniedrigungskonstante oder kryoskopische Konstante in ° C kg / mol
m = Molalität des gelösten Stoffes in mol gelöstem Stoff / kg Lösungsmittel.
Schritt 1 Berechnen Sie die Molalität des NaCl
Molalität (m) von NaCl = Mol NaCl / kg Wasser
Bestimmen Sie aus dem Periodensystem die Atommassen der Elemente:
Atommasse Na = 22,99
Atommasse Cl = 35,45
Mol NaCl = 31,65 g × 1 Mol / (22,99 + 35,45)
Mol NaCl = 31,65 g × 1 Mol / 58,44 g
Mol NaCl = 0,542 Mol
kg Wasser = Dichte x Volumen
kg Wasser = 0,994 g / ml × 220 ml × 1 kg / 1000 g
kg Wasser = 0,219 kg
m_NaCl = Mol NaCl / kg Wasser
m_NaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
m_NaCl = 2,477 mol / kg
Schritt 2 Bestimmen Sie den van 't Hoff Faktor
Der Van-t-Hoff-Faktor i ist eine Konstante, die mit dem Dissoziationsgrad des gelösten Stoffs im Lösungsmittel zusammenhängt. Für Substanzen, die nicht in Wasser dissoziieren, wie Zucker, ist i = 1. Für gelöste Stoffe, die vollständig in zwei Ionen dissoziieren, ist i = 2. In diesem Beispiel dissoziiert NaCl vollständig in die beiden Ionen, Na⁺ und Cl^-. Daher ist i = 2 für dieses Beispiel.
Schritt 3 Finden Sie ΔT
ΔT = iK_fm
ΔT = 2 · 1,86ºC kg / mol · 2,477 mol / kg
ΔT = 9,21ºC
Antworten:
Durch Zugabe von 31,65 g NaCl zu 220,0 ml Wasser wird der Gefrierpunkt um 9,21 ° C gesenkt.