Frysepunkt for vann sammenlignet med en saltløsning

Når et løsningsmiddel fryser, blir partiklene i det løsningsmidlet mer ordnet. De intermolekylære kreftene som virker på disse partiklene blir mer "permanente" siden partiklene nå er nærmere hverandre. For eksempel, når vann fryser til is, gir hydrogenbindinger som gir vann mange av dets unike egenskaper, et sekskantformet nettverk av molekyler som ligger i isstrukturen.

Så hva skjer når en oppløsningsmiddel tilsettes vann eller rent løsemiddel? Tilsetningen av løsemiddel resulterer i at rekkefølgen av løsemiddelmolekylene blir forstyrret. Dette betyr at mer energi må fjernes fra løsningen for å fryse den.

For eksempel, når salt tilsettes vann, forstyrrer de resulterende ionene i vannet det vanlige nettverket av hydrogenbindinger som dannes ved frysing. Som et resultat er frysepunktet for løsningen lavere enn for det rene løsningsmidlet. Dette kalles frysepunktsdepresjon.

Nedgangen i frysepunktet er direkte proporsjonal med molaliteten til det oppløste stoffet:

I denne ligningen, K

I utgangspunktet betyr dette at jo mer løselig det er, jo større er reduksjonen i frysetemperaturen.

Frysepunkt depresjon er definert av frysepunktet for rent løsningsmiddel minus frysepunktet for den aktuelle løsningen:

Dette lar deg finne hva det nye frysepunktet er sammenlignet med det rene løsningsmidlet.

De to vanligste virkelige anvendelsene av frysepunktdepresjon er frostvæske og saltveier om vinteren.

Etylenglykol er en forbindelse som ofte brukes i frostvæske, fordi når det tilsettes vann, reduseres vannets frysepunkt. Dette kan bidra til at vannet i radiatoren til bilen ikke fryser.

Når salt tilsettes veien om vinteren, vil isen smelte ved en lavere temperatur, noe som gjør den tryggere fordi det ikke vil være så mye is på veien.

Se på eksemplet nedenfor, som viser hvordan tilsetning av salt til vann vil føre til en reduksjon i frysepunktet for løsningen.

Hva er frysetemperaturen for en løsning der 100 gram NaCl er tilsatt 1 kilo vann? Med andre ord, hva er saltvannets frysepunkt?

Du kan benytte deg av følgende ligning:

K_f for vann er 1,86 ° C / m. Dette tallet finnes i en tabell som den i den første referansen. Siden NaCl dissosieres i to ioner, er van't Hoff-faktoren 2. Til slutt må du beregne molaliteten til løsningen.

For å gjøre dette må du først konvertere gram NaCl til mol:

Nå må du dele mol NaCl med løsemidlets masse for å finne molaliteten:

Deretter kan du koble dette til følgende ligning:

Så:

Som sådan,

Nå kan du bruke frysepunktet depresjon ligning for å finne det nye frysepunktet for løsningen. (Husk at frysepunktet for rent vann er 0 ° C.)

Så:

Dermed vil tilsetning av 100 gram salt til 1 kg vann redusere frysepunktet til -6,4 ° C.

• Frysepunktet for en løsning er alltid mindre enn frysepunktet for det rene løsningsmidlet. Dette betyr at løsningen må bringes til en lavere temperatur for at den skal fryse. Dette betyr også at smelting skjer ved en lavere temperatur enn for det rene løsningsmidlet.