Ko topilo zamrzne, postanejo delci tega topila bolj urejeni. Medmolekularne sile, ki delujejo na te delce, postanejo bolj "trajne", saj so delci zdaj bolj blizu. Na primer, ko voda zamrzne v led, vodikove vezi, ki vodi dajo številne njene edinstvene lastnosti, tvorijo šestkotno oblikovano mrežo molekul, ki so značilne za strukturo ledu.
Kaj se torej zgodi, ko raztopljeno sredstvo dodamo vodi ali čistemu topilu? Dodatek topljene snovi povzroči motnje v urejanju molekul topila. To pomeni, da je treba raztopini odstraniti več energije, da jo zamrznemo.
Na primer, ko sol dodamo vodi, nastali ioni v vodi motijo običajno mrežo vodikovih vezi, ki nastanejo pri zamrzovanju. Posledično je ledišče raztopine nižje kot pri čistem topilu. To se imenuje depresija ledišča.
Opredelitev depresije ledišča
Zmanjšanje ledišča je sorazmerno molalnosti raztopljene snovi:
V tej enačbi je Kf je konstanta depresije molalnega ledišča in m molalnost raztopljene snovi. Ne pozabite, molalnost je število molov topljene snovi na kg topila. Faktor van't Hoff je i, ki se nanaša na število ionov v raztopini za vsako raztopljeno molekulo topljene snovi. Na primer, to bi bilo 2 za NaCl.
V bistvu to pomeni, da več kot je topljenega sredstva, večje je znižanje temperature zmrzovanja.
Depresija ledišča je definirano z lediščem čistega topila minus točko zmrzišča zadevne raztopine:
To vam omogoča, da ugotovite, kakšno je novo ledišče v primerjavi s čistim topilom.
Zakaj je depresija ledišča koristna?
Dve najpogostejši resnični uporabi depresije ledišča sta pozimi antifriz in soljenje.
Etilen glikol je spojina, ki se pogosto uporablja v antifrizu, ker se, ko jo dodamo vodi, ledišče vode zmanjša. Tako lahko zagotovite, da voda v radiatorju vašega avtomobila ne bo zmrznila.
Ko v zimskem času na cesto dodamo sol, se led stopi pri nižji temperaturi in s tem postane varnejši, saj na cesti ne bo toliko ledu.
Oglejte si naslednji primer, ki prikazuje, kako bo dodajanje soli vodi povzročilo zmanjšanje ledišča raztopine.
Kakšna je temperatura zmrzovanja raztopine, v kateri je bilo 1 kilogramu vode dodanih 100 gramov NaCl? Z drugimi besedami, kakšno je ledišče slane vode?
Uporabite lahko naslednjo enačbo:
Kf za vodo je 1,86 ° C / m. To številko najdete v tabeli, kakršna je prva v sklicu. Ker NaCl disociira na dva iona, je faktor vant Hoffa 2. Na koncu morate izračunati molalnost raztopine.
Če želite to narediti, morate najprej pretvoriti grame NaCl v mole:
Zdaj boste morali mole NaCl razdeliti na maso topila, da boste našli molalnost:
Nato lahko to vključite v naslednjo enačbo:
Torej:
Kot tak,
Zdaj lahko z enačbo depresije ledišča poiščete novo ledišče rešitve. (Ne pozabite, da je ledišče čiste vode 0 ° C.)
Torej:
Tako bi dodajanje 100 gramov soli na 1 kilogram vode zmanjšalo ledišče na -6,4 ° C.
Nasveti
Tališče raztopine je vedno manjše od ledišča čistega topila. To pomeni, da je treba raztopino znižati na nižjo temperaturo. To tudi pomeni, da se taljenje zgodi pri nižji temperaturi kot pri čistem topilu.