Kad šķīdinātājs sasalst, šī šķīdinātāja daļiņas kļūst sakārtotākas. Starpmolekulārie spēki, kas iedarbojas uz šīm daļiņām, kļūst “pastāvīgāki”, jo daļiņas tagad atrodas tuvāk viena otrai. Piemēram, kad ūdens sasalst ledū, ūdeņraža saites, kas ūdenim piešķir daudzas tā unikālās īpašības, padara sešstūra formas molekulu tīklu raksturīgu ledus struktūrai.
Tātad, kas notiek, ja izšķīdušo vielu pievieno ūdenim vai tīram šķīdinātājam? Izšķīdušās vielas pievienošanas rezultātā tiek traucēta šķīdinātāja molekulu sakārtošana. Tas nozīmē, ka no šķīduma ir jānoņem vairāk enerģijas, lai to sasaldētu.
Piemēram, kad ūdenim pievieno sāli, iegūtie ūdenī esošie joni izjauc parasto ūdeņraža saišu tīklu, kas rodas sasalšanas laikā. Tā rezultātā šķīduma sasalšanas temperatūra ir zemāka nekā tīram šķīdinātājam. To sauc par sasalšanas punkta depresiju.
Sasaldēšanas punkta depresijas noteikšana
Sasalšanas punkta pazemināšanās ir tieši proporcionāla izšķīdušās vielas molitātei:
Šajā vienādojumā Kf ir molārā sasalšanas punkta nomākuma konstante un m ir izšķīdušās vielas molitāte. Atcerieties,
molalitāte ir izšķīdušās vielas molu skaits uz kg šķīdinātāja. Van'ta Hofa faktors ir i, kas attiecas uz jonu daudzumu šķīdumā katrai izšķīdušai izšķīdušās molekulas daļai. Piemēram, tas būtu 2 attiecībā uz NaCl.Būtībā tas nozīmē, ka jo vairāk izšķīdušās vielas ir, jo vairāk samazinās sasalšanas temperatūra.
Sasalšanas punkta depresija definē ar tīra šķīdinātāja sasalšanas temperatūru, atņemot attiecīgā šķīduma sasalšanas temperatūru:
Tas ļauj jums atrast jauno sasalšanas punktu salīdzinājumā ar tīru šķīdinātāju.
Kāpēc sasalšanas punkta depresija ir noderīga?
Divi visbiežāk sastopamie sasalšanas punkta pazemināšanas gadījumi reālajā pasaulē ir antifrīzs un sāļie ceļi ziemā.
Etilēnglikols ir savienojums, ko bieži lieto antifrīzā, jo, to pievienojot ūdenim, ūdens sasalšanas temperatūra pazeminās. Tas var palīdzēt nodrošināt, ka ūdens jūsu automašīnas radiatorā nesasalst.
Kad ziemā ceļam pievieno sāli, ledus izkusīs zemākā temperatūrā, tādējādi padarot to drošāku, jo uz ceļa nebūs tik daudz ledus.
Apskatiet nākamo piemēru, kas parāda, kā sāls pievienošana ūdenim samazinās šķīduma sasalšanas temperatūru.
Kāda ir sasalšanas temperatūra šķīdumam, kurā 1 kilogramam ūdens pievienoti 100 grami NaCl? Citiem vārdiem sakot, kāda ir sālsūdens sasalšanas temperatūra?
Varat izmantot šādu vienādojumu:
Kf ūdenim ir 1,86 ° C / m. Šo numuru var atrast tabulā, piemēram, pirmajā atsaucē. Tā kā NaCl disociējas divos jonos, van'ta Hofa faktors ir 2. Visbeidzot, jums jāaprēķina šķīduma molalitāte.
Lai to izdarītu, vispirms jāpārvērš NaCl grami uz molu:
Tagad, lai atrastu molalitāti, jums būs jāsadala NaCl moli ar šķīdinātāja masu:
Pēc tam jūs varat to ievietot šādā vienādojumā:
Tātad:
Kā,
Tagad, lai atrastu šķīduma jauno sasalšanas punktu, varat izmantot sasalšanas punkta depresijas vienādojumu. (Atcerieties, ka tīra ūdens sasalšanas temperatūra ir 0 ° C.)
Tātad:
Tādējādi, pievienojot 100 gramus sāls 1 kilogramam ūdens, sasalšanas temperatūra pazemināsies līdz -6,4 ° C.
Padomi
Šķīduma sasalšanas temperatūra vienmēr ir mazāka nekā tīra šķīdinātāja sasalšanas temperatūra. Tas nozīmē, ka šķīdums jānovieto zemākā temperatūrā, lai tas sasaltu. Tas arī nozīmē, ka kušana notiek zemākā temperatūrā nekā tīram šķīdinātājam.