Լուծույթի սառեցման կետի դեպրեսիան քննարկող օրինակելի հարցեր

Լուծույթների սառեցման կետի դեպրեսիայի օրինակելի հարցեր և քննարկում

Սառեցման կետի դեպրեսիան լուծույթների քիմիայի կարևորագույն կոլիգատիվ երևույթ է: Այն ազդում է բազմաթիվ կենսաբանական, քիմիական և արդյունաբերական գործընթացների վրա: Այս հոդվածը քննարկում է սառեցման կետի դեպրեսիայի մի քանի օրինակներ և մանրամասն քննարկումներ է ներկայացնում այս հասկացությունը պարզաբանելու համար:

Սառեցման կետի դեպրեսիայի հասկացումը

Սառեցման կետի դեպրեսիան այն երևույթն է, որի դեպքում լուծիչի սառեցման կետը իջնում ​​է, երբ դրան ավելացվում է լուծված նյութ։ Այս էֆեկտը կոլիգատիվ երևույթ է, ինչը նշանակում է, որ սառեցման կետի դեպրեսիան կախված է լուծույթում լուծված նյութի մասնիկների քանակից, այլ ոչ թե լուծված նյութի ինքնությունից։

Սառեցման կետի դեպրեսիան հաշվարկելու համար օգտագործվող ընդհանուր հավասարումը հետևյալն է.

\[
Դելտա T_f = K_f \cdot m
\]

Որտեղ՝
– \(\Delta T_f\)-ն սառեցման կետի դեպրեսիան է։
– \(K_f\)-ն լուծիչի բնորոշ սառեցման կետի դեպրեսիայի հաստատունն է։
– \(m\)-ը լուծույթի մոլալությունն է (լուծված նյութի մոլեր/կգ լուծիչ):

Սառեցման կետի դեպրեսիայի օրինակելի հարցեր

Հարց 1

Հայտնի է.
– Լուծույթը պատրաստվում է 5 գրամ NaCl (մոլային քաշ = 58.5 գ/մոլ) լուծելով 200 գրամ ջրի մեջ։
– Ջրի սառչման կետի դեպրեսիայի հաստատունը (K_f) 1.86 °C•կգ/մոլ է։

Հարց՝
Հաշվարկեք այս լուծույթի սառեցման կետի դեպրեսիան։

Քննարկում.

1. Հաշվարկեք լուծույթի մոլալությունը (մ):

Նախ, մենք հաշվարկում ենք NaCl-ի մոլերի քանակը՝
\[
մոլ NaCl} = \frac{\text{NaCl զանգվածը (գ)}}{\text{մոլային քաշը (գ/մոլ)}} = \frac{5 \text{ գ}}{58.5 \text{ գ/մոլ}} = 0.0855 \text{ մոլ}
\]

Այնուհետև հաշվարկում ենք մոլալությունը (լուծված նյութի մոլեր/կգ լուծիչ).
\[
Մոլալություն} = \frac{\text{մոլ NaCl}}{\text{լուծիչի զանգվածը (կգ)}} = \frac{0.0855 \text{մոլ}}{0.2 \text{կգ}} = 0.4275 \text{մ}
\]

2. Հաշվարկեք սառեցման կետի դեպրեսիան (\(\Delta T_f\)):
\[
Դելտա T_f = K_f ≤ 1.86 °C•կգ/մոլ} ≤ 0.4275 մ = 0.79545 °C
\]

Այսպիսով, այս լուծույթը կունենա 0.79545 °C սառեցման կետի անկում։

Հարց 2

Հայտնի է.
– Լուծույթը պարունակում է 10 գրամ գլյուկոզ (C₆H₁₂O₆, մոլային քաշը = 180 գ/մոլ), որը լուծված է 250 գրամ ջրի մեջ։
– Ջրի սառչման կետի դեպրեսիայի հաստատունը 1.86 °C•կգ/մոլ է։

Հարց՝
Որքա՞ն է այս գլյուկոզի լուծույթի սառեցման կետի դեպրեսիան։

Քննարկում.

1. Հաշվարկեք լուծույթի մոլալությունը (մ):

Նախ, մենք հաշվարկում ենք գլյուկոզի մոլերի քանակը.
\[
մոլ գլյուկոզ} = \frac{\text{գլյուկոզի զանգվածը (գ)}}{\text{մոլային քաշը (գ/մոլ)}} = \frac{10 \text{ գ}}{180 \text{ գ/մոլ}} = 0.0556 \text{ մոլ}
\]

Այնուհետև հաշվարկում ենք մոլալությունը (լուծված նյութի մոլեր/կգ լուծիչ).
\[
մոլալություն} = \frac{\text{մոլ}}{\text{լուծիչի զանգվածը (կգ)}} = \frac{0.0556 \text{մոլ}}{0.25 \text{կգ}} = 0.2224 \text{մ}
\]

2. Հաշվարկեք սառեցման կետի դեպրեսիան (\(\Delta T_f\)):
\[
Դելտա T_f = K_f ≤ 1.86 °C•կգ/մոլ} ≤ 0.2224 մ = 0.413664 °C
\]

Այսպիսով, գլյուկոզի լուծույթի սառեցման կետը կնվազի 0.413664 °C-ով։

Հարց 3

Հայտնի է.
– Լուծույթը պատրաստվում է 20 գրամ միզանյութ (NH₂CONH₂, մոլային քաշ = 60 գ/մոլ) լուծելով 500 գրամ ջրի մեջ։
– Ջրի սառչման կետի դեպրեսիայի հաստատունը (K_f) 1.86 °C•կգ/մոլ է։

Հարց՝
Հաշվարկեք այս լուծույթի սառեցման կետի դեպրեսիան։

Քննարկում.

1. Հաշվարկեք լուծույթի մոլալությունը (մ):

Նախ, մենք հաշվարկում ենք միզանյութի մոլերի քանակը.
\[
\text{մոլ միզանյութ} = \frac{\text{միզանյութի զանգվածը (գ)}}{\text{մոլային քաշը (գ/մոլ)}} = \frac{20 \text{ գ}}{60 \text{ գ/մոլ}} = 0.3333 \text{ մոլ}
\]

Այնուհետև հաշվարկում ենք մոլալությունը (լուծված նյութի մոլեր/կգ լուծիչ).
\[
մոլալություն} = \frac{\text{մոլ միզանյութ}}{\text{լուծիչի զանգվածը (կգ)}} = \frac{0.3333 \text{մոլ}}{0.5 \text{կգ}} = 0.6666 \text{մ}
\]

2. Հաշվարկեք սառեցման կետի դեպրեսիան (\(\Delta T_f\)):
\[
Դելտա T_f = K_f ≤ 1.86 °C•կգ/մոլ} ≤ 0.6666 մ = 1.240476 °C
\]

Այսպիսով, լուծույթը կզգա 1.240476°C սառեցման կետի անկում։

Հարց 4

Հայտնի է.
– Լուծույթը պարունակում է 15 գրամ քացախաթթու (CH₃COOH, մոլային քաշը = 60 գ/մոլ), որը լուծված է 300 գրամ ջրի մեջ։
– Ջրի սառչման կետի դեպրեսիայի հաստատունը (K_f) 1.86 °C•կգ/մոլ է։

Հարց՝
Որքա՞ն է այս քացախաթթվի լուծույթի սառեցման կետի դեպրեսիան։

Քննարկում.

1. Հաշվարկեք լուծույթի մոլալությունը (մ):

Նախ, մենք հաշվարկում ենք քացախաթթվի մոլերի քանակը.
\[
\text{մոլ քացախաթթվի} = \frac{\text{քացախաթթվի զանգվածը (գ)}}{\text{մոլային քաշը (գ/մոլ)}} = \frac{15 \text{ գ}}{60 \text{ գ/մոլ}} = 0.25 \text{ մոլ}
\]

Այնուհետև հաշվարկում ենք մոլալությունը (լուծված նյութի մոլեր/կգ լուծիչ).
\[
մոլալություն} = \frac{\text{քացախաթթվի մոլ}}{\text{լուծիչի զանգվածը (կգ)}} = \frac{0.25 \text{մոլ}}{0.3 \text{կգ}} = 0.8333 \text{մ}
\]

2. Հաշվարկեք սառեցման կետի դեպրեսիան (\(\Delta T_f\)):
\[
Դելտա T_f = K_f ≤ 1.86 °C•կգ/մոլ} ≤ 0.8333 մ = 1.55 °C
\]

Այսպիսով, լուծույթը կզգա 1.55°C սառեցման կետի անկում։

Եզրակացություն

Սառեցման կետի դեպրեսիան կարևոր կոլիգատիվ երևույթ է գիտական ​​և արդյունաբերական բազմազան կիրառություններում: Հասկանալով, թե ինչպես հաշվարկել սառեցման կետի դեպրեսիան, մենք կարող ենք կանխատեսել, թե ինչպես են տարբեր լուծված նյութերը ազդելու լուծույթի սառեցման կետի վրա: Այս հոդվածում քննարկվել են մի քանի օրինակելի խնդիրներ և թե ինչպես հաշվարկել լուծույթների սառեցման կետի դեպրեսիան, ինչը ձեզ ամուր հիմք է տալիս սառեցման կետի դեպրեսիայի հասկացությունը հասկանալու համար: