Προσδιορισμός της Γραμμομοριακής Μάζας ουσίας με την...

ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΙ ΙΔΑΝΙΚΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ ΜΕΘ’ ΕΤΕΡΑΣ ΦΑΣΕΩΣ ΕΚ ΚΑΘΑΡΟΥ ΔΙΑΛΥΤΟΥ Προσδιορισμός μοριακού βάρους κρυοσκοπικώς

Προσδιορισμός της Γραμμομοριακής Μάζας ουσίας με την μέθοδο της Κρυοσκοπίας

Χ. Ματραλής v.201803

Γραμμομοριακή Μάζα, Μ

• Μονάδες στο S.I. kg mol-1

• Συνήθως σε g mol-1


Αθροιστικές Ιδιότητες Διαλυμάτων

• Μείωση της τάσης ατμών του διαλύτη

• Εμφάνιση Ωσμωτικής Πίεσης

• Ταπείνωση του Σημείου Πήξεως του διαλύτη

• Ανύψωση του Σημείου Ζέσεως του διαλύτη

Σε αραιά διαλύματα ( ιδανικά) οι ιδιότητες αυτές

• εξαρτώνται από τη φύση του διαλύτη

• δεν εξαρτώνται από τη φύση των διαλυμένων σωματιδίων

• εξαρτώνται από τον λόγο


Σημείο Πήξεως ουσίας

Η καμπύλη AC παριστά την μεταβολή του Σ.Π. με την πίεση.

• η στερεά φάση είναι σε ισορροπία με την υγρή

• η ταχύτητα με την οποία λειώνει (τήκεται) η ουσία είναι ίση με την ταχύτητα με την οποία στερεοποιείται (πήζει)

• τα χημικά δυναμικά της ουσίας (για T και P του σημείου) στην στερεή και στην υγρή κατάσταση είναι ίσα

Σε κάθε σημείο της καμπύλης AC H2O

Για δοσμένη πίεση, η θερμοκρασία στην οποία η υγρή ουσία στερεοποιείται. Στο Σ. Π. η στερεά και η υγρή κατάσταση της ουσίας βρίσκονται σε ισορροπία.







Σε κάθε σημείο της καμπύλης AC

Κανονικό Σ.Π.

Κανονικό Σ.Ζ.

H2O








Σε κάθε σημείο της καμπύλης AC

Κανονικό Σ.Π.

Σ.Π. σε πίεση P Κανονικό Σ.Ζ.

Σ.Ζ. σε πίεση P

P

H2O



Χ

ημικ

ό δυ

ναμι

κό σ

ε πίε

ση P

Θερμοκρασία

Ουσία (l)

Ουσία (g)

Ουσία (s)

Σ.Π

. σε

πίεσ

η P

Σ.Ζ

. σε

πίεσ

η P

Tf* Tb

*



Ταπείνωση του Σημείου Πήξεως του διαλύτη

Όλες οι αθροιστικές ιδιότητες πηγάζουν από την μείωση του χημικού δυναμικού του υγρού διαλύτη που προκαλεί η παρουσία της διαλυμένης

ουσίας.

Χημικό δυναμικό του διαλύτη στο διάλυμα

Σε αραιά (ιδανικά) διαλύματα ισχύει ότι:

Χημικό δυναμικό του καθαρού διαλύτη

Γραμμομοριακό κλάσμα του διαλύτη στο διάλυμα


Χ

ημικ

ό δυ

ναμι

κό σ

ε πίε

ση P


Διαλύτης (l)

Διαλύτης (g)

Διαλύτης (s)

Σ.Π

. καθ

αρού

Δια

λύτη

Σ.Ζ

. καθ

αρού

Δια

λύτη

Tf* Tb

*

Σημείο Πήξεως του καθαρού διαλύτη


Διαλύτης (l) στο διάλυμα

Χημ

ικό

δυνα

μικό

σε π

ίεση

P





Σ.Π

. καθ

αρού

Δια

λύτη

Σ.Ζ

. καθ

αρού

Δια

λύτη

Tf* Tb

*

Σημείο Πήξεως του διαλύτη στο διάλυμα Η διαλυμένη ουσία επιλέγεται έτσι ώστε: • Να μην διαλύεται στον στερεό

διαλύτη

• Να έχει αμελητέα τάση ατμών



Σ.Π

. Δια

λύτη

στο

διά

λυμα

Σ.Ζ

. Δια

λύτη

στο

διά

λυμα

Tf

Tb

Χημ

ικό

δυνα

μικό

σε π

ίεση

P





Σ.Π

. καθ

αρού

Δια

λύτη

Σ.Ζ

. καθ

αρού

Δια

λύτη

Tf* Tb

*

Σημείο Πήξεως του διαλύτη στο διάλυμα



ΔTf = Tf* - Tf


Σ.Π

. Δια

λύτη

στο

διά

λυμα

Σ.Ζ

. Δια

λύτη

στο

διά

λυμα

Tf

Tb

Χημ

ικό

δυνα

μικό

σε π

ίεση

P





Σ.Π

. καθ

αρού

Δια

λύτη

Σ.Ζ

. καθ

αρού

Δια

λύτη

Tf* Tb

*



ΔTf = Tf* - Tf



ΔTf = Tf* - Tf

Κρυοσκοπική Σταθερά του Διαλύτη • Εξαρτάται μόνο από τη φύση του διαλύτη

• R η σταθερά των αερίων (8,314 J K-1 mol-1) • Tf* το Σ.Π. του καθαρού διαλύτη (K) • MA η γραμμομοριακή μάζα του διαλύτη (kg mol-1) • ΔHτηξ η γραμμομοριακή λανθάνουσα θερμότητα τήξης

του καθαρού διαλύτη (J mol-1) • Οι μονάδες της Kf στο S.I. είναι (K kg mol-1) • Η Kf του νερού είναι 1,858 K kg mol-1

Kf



ΔTf = Tf* - Tf

Molality (Γραμμομοριακότητα κατά βάρος)

• Ανεξάρτητη από τη θερμοκρασία έκφραση συγκέντρωσης • Οι μονάδες της b στο S.I. είναι (mol kg-1)

b


Παράδειγμα υπολογισμού της molality (b) διαλύματος

Έστω διάλυμα ουσίας Β σε διαλύτη Α. Ποια η molality, b, του διαλύματος αν δίνονται: ΜΒ η γραμμομοριακή μάζα της διαλυμένης ουσίας Β mΒ η μάζα της διαλυμένης ουσίας Β, και mΑ η μάζα του διαλύτη Α.



Έστω διάλυμα ουσίας Β σε διαλύτη Α. Ποια η molality, b, του διαλύματος αν δίνονται: ΜΒ η γραμμομοριακή μάζα της διαλυμένης ουσίας Β mΒ η μάζα της διαλυμένης ουσίας Β, και mΑ η μάζα του διαλύτη Α.

Εφαρμογή Σε 13,25 g διαλύματος ουσίας Β σε διαλύτη Α περιέχονται 12,5 g διαλύτη. Αν η γραμμομοριακή μάζα της διαλυμένης ουσίας Β είναι 60 g/mol, τότε ποια η molality, b, του διαλύματος;



Εφαρμογή Σε 13,25 g διαλύματος ουσίας Β σε διαλύτη Α περιέχονται 12,5 g διαλύτη. Αν η γραμμομοριακή μάζα της διαλυμένης ουσίας Β είναι 60 g/mol, τότε ποια η molality, b, του διαλύματος;

• Προσοχή στις μονάδες ! • Η molality, b, εκφράζεται πάντα σε (mol kg-1)



ΔTf = Tf* - Tf

Συντελεστής van 't Hoff

• NA ο αριθμός Avogadro (6,022 × 1023 mol-1) • Ο συντελεστής van 't Hoff είναι αδιάστατο μέγεθος • 1 mol ουσίας που διαλύεται δεν δίνει πάντα 1 mol σωματιδίων

στο διάλυμα! • Ο συντελεστής van 't Hoff αποτελεί μέτρο της επίδρασης που

έχει μια διαλυμένη ουσία στις αθροιστικές ιδιότητες των διαλυμάτων της.

• Για την πλειονότητα των υδατικών μη-ηλεκτρολυτικών διαλυμάτων, ο συντελεστής van 't Hoff είναι πρακτικώς ίσος με την μονάδα.

i


Παράδειγμα υπολογισμού του συντελεστή van 't Hoff (i)

Έστω διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ. Ποιος ο συντελεστή van 't Hoff (i) αν δίνεται ο βαθμός διάστασης, α, του ΗΑ στις συνθήκες του διαλύματος.




HA H+ + A-

x αx αx αx moles

Διαλύθηκαν Διαστάθηκαν / Παρήχθησαν




HA H+ + A-

x αx αx αx

x-αx αx αx

moles

Διαλύθηκαν Διαστάθηκαν / Παρήχθησαν

Ποσότητες σωματιδίων στο διάλυμα

• Όταν η διαλυμένη ουσία διίσταται τότε i > 1 ! Χ. Ματραλής v.201803


Εφαρμογή Ποιος είναι ο συντελεστή van 't Hoff (i) στα παρακάτω διαλύματα; 1. Αραιό υδατικό διάλυμα NaCl.

2. Αραιό υδατικό διάλυμα Al(NO3)3.

3. Αραιό διάλυμα οξικού οξέος σε βενζόλιο. Στις συνθήκες του διαλύματος κλάσμα α των μορίων του οξικού οξέος συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου και σχηματίζουν διμερή (CH3COOH)2.


Εφαρμογή Ποιος είναι ο συντελεστή van 't Hoff (i) στα παρακάτω διαλύματα; 1. Αραιό υδατικό διάλυμα NaCl.

2. Αραιό υδατικό διάλυμα Al(NO3)3.

3. Αραιό διάλυμα οξικού οξέος σε βενζόλιο. Στις συνθήκες του διαλύματος κλάσμα α των μορίων του οξικού οξέος συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου και σχηματίζουν διμερή (CH3COOH)2.


• Ο συντελεστής van 't Hoff (i) μπορεί να είναι μεγαλύτερος, ίσος ή και μικρότερος του 1 !


Κρυοσκοπία.

Ο πειραματικός προσδιορισμός της ταπείνωσης του Σημείου Πήξεως μιας υγρής ουσίας που προκαλείται από την διάλυση σε αυτή διαφόρων ουσιών.

• Γραμμομοριακή μάζας διαλυμένης ουσίας.

• Καθαρότητα υγρής ουσίας

• Έλεγχος νοθείας (πχ νοθεία γάλακτος με νερό)

• Καταλληλότητα αντιψυκτικού μείγματος για δοσμένη εφαρμογή

• Βαθμός διάστασης διαλυμένης ουσίας

• …

Οδηγεί στην απόκτηση πληροφοριών για την διαλυμένη ουσία ή/και για τα διαλύματα.



ΔTf = Tf* - Tf



ΔTf = Tf* - Tf

1. Προσδιορίζουμε τα ΔTf (σχ. 1) για διαλύματα που περιέχουν την ίδια μάζα διαλύτη (mA) αλλά διαφορετικές μάζες διαλυμένης ουσίας (mB).

2. Από την γραφική παράσταση των ΔTf έναντι των μαζών mB προσδιορίζουμε την κλίση (κ) της βέλτιστης ευθείας (σχ. 3).

3. Από τις (σχ. 2 και σχ. 3) έχουμε:

1 2

Η (σχ. 2) είναι της μορφής: 3


Διάταξη για τον προσδιορισμό του Σ.Π.

ΔTf = Tf* - Tf


Καμπύλη ψύξης καθαρού διαλύτη

ΔTf = Tf* - Tf


Καμπύλη ψύξης καθαρού διαλύτη


Διάταξη για τον προσδιορισμό του Σ.Π.

ΔTf = Tf* - Tf


Καμπύλη ψύξης διαλύματος

ΔTf = Tf* - Tf


Καμπύλη ψύξης διαλύματος

Καμπύλη ψύξης καθαρού διαλύτη ?


ΔTf = Tf* - Tf


( mΒ , ΔTf )



ΔTf = Tf* - Tf




1 2



ΔTf = Tf* - Tf


Διάλυμα Μάζα διαλύτη

Μάζα ουσίας

Ταπείνωση Σ.Π.

1 mA (mB )1 (ΔTf )1

2 mA (mB )2 (ΔTf )2

3 mA (mB )3 (ΔTf )3

4 mA (mB )4 (ΔTf )4

( mΒ , ΔTf )



ΔTf = Tf* - Tf




1 2



Προσδιορισμός της Γραμμομοριακής Μάζας ουσίας με την...

Documents

Transcript of Προσδιορισμός της Γραμμομοριακής Μάζας ουσίας με την...