Kryoskopi

Kryoskopi (från grekiska κρύο - kall och grekiska σκοπέω jag tittar) är en metod för att studera lösningar, som bygger på att mäta fryspunktssänkningen ( engelska Freezing-point depression ) för en lösning jämfört med fryspunkten för ett rent lösningsmedel . Det föreslogs av F. Raul 1882 .

Ångtrycket över en lösning av ett icke-flyktigt ämne bestäms nästan helt av lösningsmedlets ångtryck och kan uttryckas med ekvationen (enligt Raoults lag ):

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

var är molfraktionen av lösningsmedlet.

x_{1}

Det kan ses att det är lägre än ångtrycket över ett rent lösningsmedel och minskar med ökande koncentration av det lösta ämnet.

Samtidigt, när lösningen fryser, måste ångtrycket över den fasta fasen vara lika med ångtrycket över vätskan. Om ett rent lösningsmedel frigörs när en lösning fryser, måste ångtrycket över den flytande lösningen vara lika med ångtrycket över det fasta rena lösningsmedlet. Som visas ovan är ångtrycket över lösningen lägre än ångtrycket över det rena flytande lösningsmedlet, och följaktligen kommer jämvikten som motsvarar fryspunkten för lösningen att etableras vid lägre temperaturer än för det rena lösningsmedlet. Detta fenomen är av stor betydelse inom natur och teknik.

Från ovanstående uttryck (Raoults lag), med hänsyn till Clapeyron-Clausius ekvation, kan det visas [1] att förändringen i kristallisationstemperaturen för utspädda lösningar kan beräknas med formeln: ${\displaystyle \Delta T_{cr))$

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

var är entalpin för frysning (kristallisation);

{\displaystyle \Delta H_{cr))

M_{1}

är lösningsmedlets molära massa;

\rho_{1}

är lösningsmedlets densitet;

n_{2}

är den molära koncentrationen av det lösta ämnet.

Här beror uttrycket inom hakparenteser endast på lösningsmedlets natur - detta är den så kallade kryoskopiska lösningsmedelskonstanten k:

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

För vatten k = 1,86 K, för järn 110 K [1] .

Genom att mäta kan man bestämma molmassan av ett löst ämne, i enlighet med uttrycket: ${\displaystyle \Delta T_{cr))$

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

där a är antalet gram löst ämne per 1000 gram lösningsmedel.

Kryoskopi kan användas för att bestämma lösningsmedlets aktivitet , i enlighet med förhållandet [2] :

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

Dessutom kan kryoskopi användas för att bestämma graden av dissociation av svaga elektrolyter, renheten hos ett ämne, för att studera komplexbildning i lösningar etc.

Se även

Anteckningar

↑ 1 2 Patrov B. V., Sladkov I. B. Fysisk. Del 1: lärobok. ersättning. - St. Petersburg. : Yrkeshögskolans förlag. un-ta, 2009. - 127 sid.
↑ Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. och andra. Fysikalisk kemi. I 2 böcker. Bok. 1. Materiens struktur. Termodynamik: Proc. för universiteten. - 2:a uppl., reviderad. och ytterligare - M .: Högre. skola, 1995. - 512 sid. — ISBN 5-06-002913-1