Gefrierpunkterniedrigung

Die Gefrierpunkterniedrigung tritt auf, wenn der Gefrierpunkt einer Flüssigkeit durch Zugabe einer anderen Verbindung gesenkt oder erniedrigt wird. Die Lösung hat einen niedrigeren Gefrierpunkt als das reine Lösungsmittel.

Beispiele für Gefrierpunkterniedrigungen

Beispielsweise ist der Gefrierpunkt von Meerwasser niedriger als der von reinem Wasser. Der Gefrierpunkt von Wasser, dem Frostschutzmittel zugesetzt wurde, ist niedriger als der von reinem Wasser.

Der Gefrierpunkt von Wodka ist niedriger als der von reinem Wasser. Wodka und andere hochprozentige alkoholische Getränke gefrieren in der Regel nicht in der Tiefkühltruhe. Der Gefrierpunkt ist jedoch höher als der von reinem Ethanol (-173,5 ° F oder -114,1 ° C). Wodka kann als eine Lösung von Ethanol (gelöster Stoff) in Wasser (Lösungsmittel) angesehen werden. Wenn Sie die Gefrierpunkterniedrigung in Betracht ziehen, achten Sie auf den Gefrierpunkt des Lösungsmittels.

Kolligative Eigenschaften der Materie

Die Gefrierpunktserniedrigung ist eine kolligative Eigenschaft der Materie. Die kolligativen Eigenschaften hängen von der Anzahl der vorhandenen Partikel ab, nicht von der Art der Partikel oder ihrer Masse. So zum Beispiel, wenn sowohl Calciumchlorid (CaCl₂) und Natriumchlorid (NaCl) vollständig in Wasser gelöst sind, würde das Calciumchlorid den Gefrierpunkt stärker senken als das Natriumchlorid, da es drei Partikel (ein Calciumion und zwei Chloridionen) produzieren würde, während das Natriumchlorid nur zwei Partikel produzieren würde (ein Natrium- und ein Chloridion).

Formel für die Gefrierpunkterniedrigung

Die Gefrierpunkterniedrigung kann mit der Clausius-Clapeyron-Gleichung und dem Raoultschen Gesetz berechnet werden. In einer verdünnten Ideallösung beträgt der Gefrierpunkt:

Gefrierpunkt_gesamt = Gefrierpunkt_{Lösungsmittel} - ΔT_f

wo ΔT_f = Molalität * K_f * ich

K_f = Kryokonstante (1,86 ° C kg / mol für den Gefrierpunkt von Wasser)

i = Van't Hoff-Faktor

Gefrierpunktsdepression im Alltag

Die Gefrierpunktserniedrigung hat interessante und nützliche Anwendungen. Wenn Salz auf eine vereiste Straße gebracht wird, mischt sich das Salz mit einer kleinen Menge flüssigen Wassers, um ein erneutes Gefrieren des schmelzenden Eises zu verhindern. Wenn Sie Salz und Eis in einer Schüssel oder einem Beutel mischen, wird das Eis auf die gleiche Weise kälter, was bedeutet, dass es für die Herstellung von Eis verwendet werden kann. Die Gefrierpunkterniedrigung erklärt auch, warum Wodka in einem Gefrierschrank nicht gefriert.