Теоретические сведения. Целью работы является определение криоскопической постоянной воды по температуре начала кристаллизации разбавленных водных растворов некоторых нелетучих

Работа № 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИОСКОПИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ ВОДЫ

Целью работы является определение криоскопической постоянной воды по температуре начала кристаллизации разбавленных водных растворов некоторых нелетучих органических веществ (глюкоза, сахароза, мочевина и др.).

Выполнение работы требует предварительного изучения теории идеальных и разбавленных растворов, знания правила фаз Гиббса.

Равновесная кристаллизация индивидуальных жидкостей происходит при строго фиксированной температуре (T ₁), зависящей от внешнего давления. Принято называть нормальной температурой плавления (кристаллизации) вещества температуру при равновесии жидкой и твердой фаз под давлением в (1 атм). По правилу фаз Гиббса число степеней свободы двухфазной однокомпонентной системы при фиксированном давлении равно нулю. Это означает, что в процессе обратимой кристаллизации температура остается постоянной до тех пор, пока в системе присутствует жидкая фаза.

Растворы, как правило, кристаллизуются в некотором интервале температур. Температура, при которой из раствора выпадают первые кристаллы твердой фазы, называется температурой начала кристаллизации (Т). В случае, когда из раствора при постоянном давлении выпадают кристаллы чистого растворителя, из двух переменных (температура и концентрация растворителя в жидком растворе x ₁) произвольно при можно варьировать лишь одну, так как число степеней свободы системы равно единице:

(70)

Для идеальных растворов температура начала кристаллизации Т связана с составом раствора уравнением:

(71)

В этом соотношении и T ₁ – мольная теплота и температура плавления чистого растворителя соответственно.

Разность между температурами плавления чистого растворителя и начала кристаллизации раствора называют понижением температуры кристаллизации. Согласно (1) эта величина

(72)

Уравнение (71) может быть применено к растворителю в бесконечно разбавленном растворе, поскольку по отношению к нему раствор является идеальным. Кроме того, это равенство может быть упрощено. Действительно, в разбавленном растворе мольная доля растворенного вещества «2» , поэтому

(73)

В разбавленных растворах химический состав удобнее характеризовать величиной моляльности m, т.е. числом молей растворенного вещества в 1000 г растворителя. Если раствор приготовлен из g ₁ граммов растворителя с молярной массой М ₁ и g ₂ граммов растворенного вещества с молярной массой M ₂, то число молей компонента 2, приходящихся на I грамм растворителя, составит молей. Моляльность такого раствора определяется равенством:

(74)

Выразим мольную долю компонента 2 через моляльность раствора. Так как в рассматриваемом растворе , то

(75)

Таким образом, с учетом (73) и (75) уравнение (72) принимает вид:

(76)

Величину

(77)

называют криоскопической постоянной растворителя, она зависит лишь от его природы и не зависит от концентрации и природы растворенного вещества. Согласно (76) понижение температуры кристаллизации разбавленного раствора прямо пропорционально числу растворенных частиц в 1000 г растворителя. Поэтому величина Δ T при заданной моляльности раствора будет зависеть и от степени диссоциации растворенного вещества.

Дата добавления: 2015-05-09