Kui lahusti külmub, muutuvad selle lahusti osakesed korrastatumaks. Nendele osakestele mõjuvad molekulidevahelised jõud muutuvad "püsivamaks", kuna osakesed on nüüd üksteisele lähemal. Näiteks kui vesi jäätub, muutuvad vesiniksidemed, mis annavad veele palju selle ainulaadseid omadusi, jäästruktuurile omase kuusnurkse kujuga molekulivõrgu.
Mis siis juhtub, kui lahustunud aine lisatakse veele või puhtale lahustile? Soluudi lisamine põhjustab lahusti molekulide järjestuse rikkumise. See tähendab, et selle külmutamiseks tuleb lahusest eemaldada rohkem energiat.
Näiteks kui soolale lisatakse vett, rikuvad vees tekkinud ioonid tavapärase külmumisel tekkinud vesiniksidemete võrgu. Selle tulemusel on lahuse külmumistemperatuur madalam kui puhta lahusti puhul. Seda nimetatakse külmumistemperatuuri languseks.
Külmumispunkti depressiooni määratlemine
Külmumistemperatuuri langus on otseselt proportsionaalne lahustunud aine molaalsusega:
Selles võrrandis on Kf on molaalse külmumistemperatuuri languskonstant ja m on lahustunud aine molaalsus. Pidage meeles,
molaalsus on soluudi moolide arv ühe lahusti kg kohta. Van't Hoffi tegur on i, mis on seotud lahuse ioonide arvuga iga lahustunud soluudi molekuli kohta. Näiteks NaCl jaoks oleks see 2.Põhimõtteliselt tähendab see, et mida rohkem lahustunud ainet on, seda suurem on külmumistemperatuuri langus.
Külmumispunkti depressioon on määratletud puhta lahusti külmumispunktiga, millest lahutatakse kõnealuse lahuse külmumistemperatuur:
See võimaldab teil leida, milline on uus külmumistemperatuur võrreldes puhta lahustiga.
Miks on külmumispunkti depressioon kasulik?
Kaks kõige tavalisemat külmumispunkti langetamise reaalses maailmas rakendatavat meetodit on talvel külmumisvastased ja soolatud teed.
Etüleenglükool on ühend, mida kasutatakse sageli antifriisis, kuna selle lisamisel vette väheneb vee külmumistemperatuur. See võib aidata tagada, et teie auto radiaatoris olev vesi ei külmuks.
Kui talvel lisatakse teele soola, sulab jää madalamal temperatuuril, muutes selle ohutumaks, sest teel pole nii palju jääd.
Vaadake järgmist näidet, mis näitab, kuidas soola lisamine vette põhjustab lahuse külmumistemperatuuri languse.
Milline on külmumistemperatuur lahuses, milles 1 kilogrammi vette on lisatud 100 grammi NaCl? Teisisõnu, milline on soolvee külmumistemperatuur?
Võite kasutada järgmist võrrandit:
Kf vee jaoks on 1,86 ° C / m. Selle numbri leiate sellisest tabelist nagu esimene viide. Kuna NaCl laguneb kaheks iooniks, on van't Hoffi tegur 2. Lõpuks peate arvutama lahuse molaalsuse.
Selleks peate kõigepealt teisendama NaCl grammid moolideks:
Nüüd peate molaalsuse leidmiseks jagama NaCl moolid lahusti massiga:
Järgmisena saate selle ühendada järgmise võrrandiga:
Niisiis:
Nagu,
Nüüd saate lahenduse uue külmumispunkti leidmiseks kasutada külmumispunkti depressiooni võrrandit. (Pidage meeles, et puhta vee külmumistemperatuur on 0 ° C.)
Niisiis:
Seega vähendaks 100 grammi soola lisamine 1 kilogrammi vette külmumistemperatuuri -6,4 ° C-ni.
Näpunäited
Lahuse külmumistemperatuur on alati madalam kui puhta lahusti külmumistemperatuur. See tähendab, et lahuse külmumiseks tuleb lahus viia madalamale temperatuurile. See tähendab ka seda, et sulamine toimub madalamal temperatuuril kui puhta lahusti puhul.