Определение молекулярной массы глюкозы криоскопическим методом

Лабораторные работы

ПРИБОРЫ, ПОСУДА и РЕАКТИВЫ: Опыт проводят в специальном приборе. Прибор состоит из пробирки с боковым отростком. Пробирка закрыта каучуковой пробкой с двумя отверстиями. В одно отверстие вставляют термометр, в другое – мешалку. Мешалка доходит до дна пробирки, конец ее согнут кольцом, свободно охватывающим нижний конец термометра. Пробирка с термометром и мешалкой вставляется в широкую пробирку, которая служит холодильником и обеспечивает равномерное охлаждение раствора в пробирке. Широкая пробирка вставляется в отверстие металлической крышки, которая одевается на толстостенный сосуд с охлажденной смесью. В другое отверстие крышки вставляется ещё одна мешалка для перемешивания охладительной смеси.

ХОД РАБОТЫ:

1. Соберите прибор.

2. Приготовьте охладительную смесь на 5 весовых частей снега или колотого льда и одной части поваренной соли и поместите её в сосуд. Измерьте обычным термометром температуру охладительной смеси. Она должна быть в пределах от -10 до -13 ⁰С, что достигается изменением соотношений снега (льда) и соли.

3. Отмерьте и налейте во внутреннюю пробирку 1 точно 15 мл дистиллированной воды, погрузите в неё термометр (с делениями до 0,1 ⁰С) настолько, чтобы шарик с ртутью был закрыт жидкостью.

4. Поместите внутреннюю пробирку, предварительно охлажденную в смеси со льдом, во внешнюю пробирку и погрузите последнюю в сосуд с охладительной смесью.

5. Наблюдайте понижение температуры столбика ртути термометра. Когда температура достигнет примерно -10 ⁰С (достигнуто переохлаждение), начните помешивать воду мешалкой. При этом выпадут кристаллики льда, а столбик ртути станет быстро подниматься вверх. Отмерьте температуру, на которую поднимется столбик ртути. Это и будет температура замерзания чистого растворителя.

6. Нагрейте внутренний сосуд рукой и еще раз определите температуру замерзания воды (растворителя). Из-за неточности термометра точка замерзания может не совпадать с нулем шкалы. В расчетах нужно принимать показания термометра за температуру замерзания воды (растворителя), не обращая внимания на “соответствие“ шкалы.

7. Взвесьте (с точностью до 0,01 г) 2,7 г. глюкозы и всыпьте ее в воду внутренней пробирки (остатки со стеклышка смести кисточкой).

8. По пункту 5 определите температуру замерзания полученного раствора. Под температурой замерзания раствора следует считать температуру начала замерзания, так как процесс замерзания раствора в отличие от растворителя идет при постепенно понижающейся температуре.

9. Нагрейте пробирку рукой и повторите определение температуры замерзания глюкозы.

10. По полученным данным вычислите молекулярный вес глюкозы. Запись в журнале ведите по форме:

1. Масса растворителя, г.

2. Температура замерзания растворителя, t ⁰С.

1)

2)

среднее значение

3. Навеска вещества, г.

4. Температура замерзания раствора, t₁ ⁰С.

1)

2)

среднее значение

5. t_оп = t₁ – t.

Молекулярный вес глюкозы М, вычисляют по формуле:

М = k·m·1000/(t·G),

где k - криоскопическая постоянная (для Н₂О = 1,86),

m- масса растворенного вещесва,

G - масса растворителя (воды).

Точность криоскопических определений зависит, главным образом, от точности измерения разности температур замерзания.

6.3.2. Определение кажущейся степени диссоциации электролита. Эксперимент проводят с помощью устройства, описанного в опыте 1., в той же последовательности, что и при определении точки замерзания воды (пункты 1-5), но в пункте 6 необходимо изменить концентрацию приготавливаемого раствора и далее выполнять как указано ниже.

6) На технохимических весах взвесьте (с точностью до 0,01 г) 0,4 г хлорида калия (KCl), и перенесите навеску в пробирку. Затем в пробирку налейте ровно 10 мл дистиллированной воды. Легким взбалтыванием пробирки добейтесь полного растворения соли.

7) Поместите пробирку с раствором хлорида калия в стакан с охладительной смесью. Определите температуру замерзания раствора по той же методике, по которой определялась температура замерзания раствора глюкозы.

8) Нагрейте пробирку и повторите определение температуры замерзания раствора хлорида калия.

9) Экспериментальные данные запишите в виде таблицы, и рассчитайте степень диссоциации хлорида калия:

	Масса растворителя (воды)
	Масса растворяемого вещества (хлорида калия)
	Моляльная концентрация растворяемого вещества
	Температура замерзания растворителя
	Температура замерзания раствора
	Разница в температурах замерзания растворителя и раствора
	Изотонический коэффициент
	Кажущаяся степень диссоциации хлорида калия

Расчет кажущейся степени диссоциации хлорида калия можно осуществить несколькими методами, используя данные о величине различия в температурах замерзания растворителя и раствора. Например, на первом этапе рассчитать теоретическое значение температуры замерзания раствора хлорида калия, воспользовавшись уравнением:

Δt_зам.= К_кр.С_m=К_кр..

Затем, используя теоретическую величину Δt_{(теорет.)} и полученную в ходе выполнения эксперимента (Δt_{(экспер.)}), рассчитайте значение изотонического коэффициента:

i = .

Значение изотонического коэффициента необходимо подставить в уравнение (7) и рассчитать кажущуюся степень диссоциации хлорида калия.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте законы Рауля для растворов неэлектролитов. Приведите их математическое выражение. Какой из законов Рауля и почему удобнее применять для определения молекулярной массы вещества?

2. Каков физический смысл криоскопической и эбулиоскопической констант? Приведите их значения для воды.

3. Приведите выражение второго закона Рауля для растворов электролитов. Что показывает изотонический коэффициент? Каким выражением он связан со степенью диссоциации?

4. На чём основано действие соли при добавлении её ко льду в охлаждающих смесях?

5. Что такое осмотическое давление раствора? Почему уравнение Вант-Гоффа для осмотического давления справедливо только для разбавленных растворов?

6. Почему осмотические эффекты чрезвычайно важны в биологических системах?

7. Сформулируйте понятия слабый и сильный электролит. Что такое степень диссоциации?

8. Под влиянием каких факторов происходит распад электролита на ионы в водном растворе?

Дата добавления: 2014-10-17