Kad se otapalo zamrzne, čestice tog otapala postaju uređenije. Intermolekularne sile koje djeluju na ove čestice postaju "trajnije" budući da su čestice sada bliže jedna drugoj. Na primjer, kada se voda zamrzne u led, vodikove veze koje daju vodi mnoga njena jedinstvena svojstva čine mrežu molekula heksagonalnog oblika svojstvenu strukturi leda.
Pa što se događa kada se otopljena tvar doda u vodu ili čisto otapalo? Dodavanje otopljene tvari rezultira narušavanjem molekula otapala. To znači da se iz otopine mora ukloniti više energije kako bi se zamrzla.
Na primjer, kada se vodi doda sol, nastali ioni u vodi narušavaju uobičajenu mrežu vodikovih veza nastalih zamrzavanjem. Kao rezultat, točka smrzavanja otopine niža je nego za čisto otapalo. To se naziva depresija točke smrzavanja.
Definiranje depresije ledišta
Smanjenje točke ledišta izravno je proporcionalno molalnosti otopljene tvari:
U ovoj jednadžbi, Kf je konstanta depresije molalne točke ledišta, a m molalnost otopljene tvari. Zapamtiti,
U osnovi, to znači da što je više otopljene tvari, to je veće smanjenje temperature smrzavanja.
Depresija točke smrzavanja definirano je tačkom smrzavanja čistog otapala umanjenom za točku smrzavanja otopine:
To vam omogućuje da pronađete što se nova točka smrzavanja uspoređuje s čistim otapalom.
Zašto je depresija ledišta korisna?
Dvije najčešće primjene depresije točke smrzavanja u stvarnom svijetu su zimi antifriz i soljenje cesta.
Etilen glikol je spoj koji se često koristi u antifrizu, jer kad se doda u vodu, temperatura ledišta vode se smanjuje. To vam može osigurati da se voda u hladnjaku vašeg automobila ne smrzne.
Kad se zimi cesta doda sol, led će se topiti na nižoj temperaturi, što ga čini sigurnijim, jer na cesti neće biti toliko leda.
Pogledajte sljedeći primjer koji pokazuje kako će dodavanje soli u vodu rezultirati smanjenjem točke ledišta otopine.
Kolika je temperatura smrzavanja otopine u kojoj je 100 grama NaCl dodano u 1 kilogram vode? Drugim riječima, koja je točka smrzavanja slane vode?
Možete se poslužiti sljedećom jednadžbom:
Kf za vodu je 1,86 ° C / m. Ovaj se broj može naći u tablici poput one u prvoj referenci. Budući da NaCl disocira na dva iona, faktor van't Hoffa je 2. Na kraju, morate izračunati molalnost otopine.
Da biste to učinili, prvo ćete trebati pretvoriti grame NaCl u molove:
Sada ćete molove NaCl podijeliti s masom otapala da biste pronašli molalnost:
Dalje, ovo možete uključiti u sljedeću jednadžbu:
Tako:
Kao takav,
Sada pomoću jednadžbe depresije točke smrzavanja možete pronaći novu točku ledišta rješenja. (Zapamtite, točka smrzavanja čiste vode je 0 ° C.)
Tako:
Tako bi dodavanje 100 grama soli na 1 kilogram vode smanjilo točku ledišta na -6,4 ° C.
Savjeti
Točka ledišta otopine uvijek je manja od točke ledišta čistog otapala. To znači da se otopina mora dovesti na nižu temperaturu kako bi se smrznula. To također znači da se taljenje događa na nižoj temperaturi nego za čisto otapalo.