Kryoskopie

Kryoskopie (z řeckého κρύο - chlad a řeckého σκοπέω dívám se) je metoda pro studium roztoků, která je založena na měření deprese bodu tuhnutí ( anglicky Freezing-point deprese ) roztoku ve srovnání s bodem tuhnutí čistého rozpouštědla . Navrhl jej F. Raul v roce 1882 .

Tenze par nad roztokem netěkavé látky je téměř úplně určena tlakem par rozpouštědla a může být vyjádřena rovnicí (podle Raoultova zákona ):

p_{1}=p_{1}^{0}\cdot x_{1}

kde je molární zlomek rozpouštědla.

x_{1}

Je vidět, že je nižší než tlak par nad čistým rozpouštědlem a klesá s rostoucí koncentrací rozpuštěné látky.

Současně, když roztok zmrzne, tlak par nad pevnou fází se musí rovnat tlaku par nad kapalinou. Jestliže se čisté rozpouštědlo uvolní, když roztok zmrzne, pak se tlak par nad kapalným roztokem musí rovnat tlaku par nad pevným čistým rozpouštědlem. Jak je ukázáno výše, tlak par nad roztokem je nižší než tlak par nad čistým kapalným rozpouštědlem, a v důsledku toho bude rovnováha odpovídající bodu tuhnutí roztoku ustavena při nižších teplotách než u čistého rozpouštědla. Tento jev má v přírodě a technice velký význam.

Z výše uvedeného výrazu (Raoultův zákon), s přihlédnutím k Clapeyronově-Clausiově rovnici, lze ukázat [1] , že změnu krystalizační teploty pro zředěné roztoky lze vypočítat podle vzorce: ${\displaystyle \Delta T_{cr))$

\Delta T_{cr}=\left[{\frac {R\cdot (T_{cr}^{0})^{2}M_{1}}{\Delta H_{cr}\cdot \rho _{1}}}\right]\cdot n_{2}

kde je entalpie tuhnutí (krystalizace);

{\displaystyle \Delta H_{cr))

M_{1}

je molární hmotnost rozpouštědla;

\rho_{1}

je hustota rozpouštědla;

n_{2}

je molární koncentrace rozpuštěné látky.

Zde výraz v hranatých závorkách závisí pouze na povaze rozpouštědla - jedná se o tzv. kryoskopickou konstantu rozpouštědla k:

\Delta T_{cr}=k\cdot n_{2}

Pro vodu k = 1,86 K, pro železo 110 K [1] .

Měřením lze určit molární hmotnost rozpuštěné látky v souladu s výrazem: ${\displaystyle \Delta T_{cr))$

{\displaystyle M_{2}={\frac {k\cdot a}{\Delta T_{cr))))

kde a je počet gramů rozpuštěné látky na 1000 gramů rozpouštědla.

Kryoskopii lze použít ke stanovení aktivity rozpouštědla v souladu s poměrem [2] :

\ln a_{1}=-{\frac {\Delta H_{cr}}{RT_{cr}^{0}T_{cr}}}\Delta T_{cr}

Kromě toho lze kryoskopii použít k určení stupně disociace slabých elektrolytů, čistoty látky, ke studiu tvorby komplexu v roztocích atd.

Viz také

Poznámky

↑ 1 2 Patrov B. V., Sladkov I. B. Fyzikální. Část 1: učebnice. příspěvek. - Petrohrad. : Polytechnické nakladatelství. un-ta, 2009. - 127 s.
↑ Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. a další.Fyzikální chemie. Ve 2 knihách. Rezervovat. 1. Struktura hmoty. Termodynamika: Proc. pro univerzity. - 2. vyd., přepracováno. a doplňkové - M .: Vyšší. škola, 1995. - 512 s. — ISBN 5-06-002913-1