Crioscopie

Crioscopia (din greacă κρύο - cold și greacă σκοπέω I look) este o metodă de studiere a soluțiilor, care se bazează pe măsurarea depresiunii punctului de congelare ( în engleză Freezing-point depression ) a unei soluții în comparație cu punctul de îngheț al unui solvent pur . A fost propus de F. Raul în 1882 .

Presiunea de vapori peste o soluție de substanță nevolatilă este aproape complet determinată de presiunea de vapori a solventului și poate fi exprimată prin ecuația (conform legii lui Raoult ):

p_{1}=p_{1}^{0}\cdot x_{1}

unde este fracția molară a solventului.

x_{1}

Se poate observa că este mai mică decât presiunea de vapori peste un solvent pur și scade odată cu creșterea concentrației de solut.

În același timp, când soluția îngheață, presiunea vaporilor peste faza solidă trebuie să fie egală cu presiunea vaporilor peste lichid. Dacă se eliberează un solvent pur atunci când o soluție îngheață, atunci presiunea vaporilor peste soluția lichidă trebuie să fie egală cu presiunea vaporilor peste solventul solid pur. După cum se arată mai sus, presiunea vaporilor peste soluție este mai mică decât presiunea vaporilor peste solventul lichid pur și, în consecință, echilibrul corespunzător punctului de îngheț pentru soluție va fi stabilit la temperaturi mai scăzute decât pentru solventul pur. Acest fenomen este de mare importanță în natură și tehnologie.

Din expresia de mai sus (legea lui Raoult), ținând cont de ecuația Clapeyron-Clausius, se poate arăta [1] că modificarea temperaturii de cristalizare pentru soluțiile diluate poate fi calculată prin formula: $\Delta T_{cr)$

\Delta T_{cr}=\left[{\frac {R\cdot (T_{cr}^{0})^{2}M_{1}}{\Delta H_{cr}\cdot \rho _{1}}}\dreapta]\cdot n_{2}

unde este entalpia de îngheț (cristalizare);

\Delta H_{cr)

M_{1}

este masa molară a solventului;

\rho_{1}

este densitatea solventului;

n_{2}

este concentrația molară a substanței dizolvate.

Aici, expresia dintre paranteze pătrate depinde numai de natura solventului - aceasta este așa-numita constantă a solventului crioscopic k:

\Delta T_{cr}=k\cdot n_{2)

Pentru apă k = 1,86 K, pentru fier 110 K [1] .

Măsurând , se poate determina masa molară a unei substanțe dizolvate, în conformitate cu expresia: $\Delta T_{cr)$

M_{2}={\frac {k\cdot a}{\Delta T_{cr}})

unde a este numărul de grame de solut la 1000 de grame de solvent.

Crioscopia poate fi utilizată pentru a determina activitatea solventului, în conformitate cu raportul [2] :

\ln a_{1}=-{\frac {\Delta H_{cr}}{RT_{cr}^{0}T_{cr}}}\Delta T_{cr}

În plus, crioscopia poate fi utilizată pentru a determina gradul de disociere a electroliților slabi, puritatea unei substanțe, pentru a studia formarea complexului în soluții etc.

Vezi și

Note

↑ 1 2 Patrov B. V., Sladkov I. B. Fizic. Partea 1: manual. indemnizatie. - St.Petersburg. : Editura Politehnică. un-ta, 2009. - 127 p.
↑ Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. și alții. Chimie fizică. In 2 carti. Carte. 1. Structura materiei. Termodinamică: Proc. pentru universități. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - M .: Mai sus. şcoală, 1995. - 512 p. — ISBN 5-06-002913-1