Depressione del punto di congelamento
Introduzione
I nonelettroliti sono sostanze senza ioni, solo molecole. Gli elettroliti forti, d’altra parte, sono composti principalmente da composti ionici e essenzialmente tutti i composti ionici solubili formano elettroliti. Pertanto, se possiamo stabilire che la sostanza con cui stiamo lavorando è uniforme e non è ionica, è lecito supporre che stiamo lavorando con un nonelettrolita e possiamo tentare di risolvere questo problema usando le nostre formule., Questo sarà molto probabilmente il caso di tutti i problemi che si incontrano relativi alla depressione del punto di congelamento e all’elevazione del punto di ebollizione in questo corso, ma è una buona idea tenere d’occhio gli ioni. Vale la pena ricordare che queste equazioni funzionano sia per soluzioni volatili che non volatili. Ciò significa che per determinare la depressione del punto di congelamento o l’elevazione del punto di ebollizione, la pressione del vapore non influisce sul cambiamento di temperatura. Inoltre, ricorda che un solvente puro è una soluzione che non ha avuto nulla in più aggiunto o disciolto in esso., Confronteremo le proprietà di quel solvente puro con le sue nuove proprietà quando aggiunto a una soluzione.
L’aggiunta di soluti a una soluzione ideale si traduce in un ΔS positivo, un aumento dell’entropia. Per questo motivo, le proprietà chimiche e fisiche della soluzione appena alterata cambieranno anche. Le proprietà che subiscono modifiche dovute all’aggiunta di soluti a un solvente sono note come proprietà colligative. Queste proprietà dipendono dal numero di soluti aggiunti, non dalla loro identità., Due esempi di proprietà colligative sono punto di ebollizione e punto di congelamento: a causa dell’aggiunta di soluti, il punto di ebollizione tende ad aumentare e il punto di congelamento tende a diminuire.
Il punto di congelamento e il punto di ebollizione di un solvente puro possono essere modificati quando aggiunti a una soluzione. Quando ciò si verifica, il punto di congelamento del solvente puro può abbassarsi e il punto di ebollizione può diventare più alto., La misura in cui si verificano questi cambiamenti può essere trovata usando le formule:
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\
Se risolvere per la costante di proporzionalità non è l’obiettivo finale del problema, questi valori saranno probabilmente dati. Alcuni valori comuni per \(K_f\) e \(K_b\) rispettivamente, sono:
| Solvente | \(K_f\) | \(K_b\) |
|---|---|---|
| Acqua | 1.,86 | .512 |
| Acetic acid | 3.90 | 3.07 |
| Benzene | 5.12 | 2.53 |
| Phenol | 7.27 | 3.56 |
Molality is defined as the number of moles of solute per kilogram solvent., Fare attenzione a non utilizzare la massa dell’intera soluzione. Spesso, il problema ti darà il cambiamento di temperatura e la costante di proporzionalità, e devi prima trovare la molalità per ottenere la tua risposta finale.
Il soluto, affinché possa esercitare qualsiasi cambiamento sulle proprietà colligative, deve soddisfare due condizioni. In primo luogo, non deve contribuire alla pressione di vapore della soluzione e, in secondo luogo, deve rimanere sospeso nella soluzione anche durante i cambiamenti di fase., Poiché il solvente non è più puro con l’aggiunta di soluti, possiamo dire che il potenziale chimico del solvente è inferiore. Potenziale chimico è l ” energia del molare Gibb che una mole di solvente è in grado di contribuire ad una miscela. Più alto è il potenziale chimico di un solvente, più è in grado di guidare la reazione in avanti. Di conseguenza, i solventi con potenziali chimici più elevati avranno anche pressioni di vapore più elevate.,
Il punto di ebollizione viene raggiunto quando il potenziale chimico del solvente puro, un liquido, raggiunge quello del potenziale chimico del vapore puro. A causa della diminuzione del potenziale chimico di solventi e soluti misti, osserviamo questa intersezione a temperature più elevate. In altre parole, il punto di ebollizione del solvente impuro sarà ad una temperatura superiore a quella del solvente liquido puro., Quindi, l’elevazione del punto di ebollizione si verifica con un aumento di temperatura che viene quantificato usando
\
dove
- \(K_b\) è nota come costante ebullioscopica e
- \(m\) è la molalità del soluto.
Il punto di congelamento viene raggiunto quando il potenziale chimico del solvente liquido puro raggiunge quello del solvente solido puro. Ancora una volta, poiché abbiamo a che fare con miscele con potenziale chimico diminuito, ci aspettiamo che il punto di congelamento cambi., A differenza del punto di ebollizione, il potenziale chimico del solvente impuro richiede una temperatura più fredda per raggiungere il potenziale chimico del solvente solido puro. Pertanto, si osserva una depressione del punto di congelamento.
