Crioscopia

La crioscopia (del griego κρύο - frío y griego σκοπέω miro) es un método de estudio de soluciones, que se basa en medir la depresión del punto de congelación ( del inglés Freezing-point depresión ) de una solución en comparación con el punto de congelación de un disolvente puro . Fue propuesta por F. Raúl en 1882 .

La presión de vapor sobre una solución de una sustancia no volátil está determinada casi por completo por la presión de vapor del disolvente y puede expresarse mediante la ecuación (según la ley de Raoult ):

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

donde es la fracción molar del solvente.

x_{1}

Se puede ver que es menor que la presión de vapor sobre un solvente puro y disminuye al aumentar la concentración del soluto.

Al mismo tiempo, cuando la solución se congela, la presión de vapor sobre la fase sólida debe ser igual a la presión de vapor sobre el líquido. Si se libera un solvente puro cuando una solución se congela, entonces la presión de vapor sobre la solución líquida debe ser igual a la presión de vapor sobre el solvente puro sólido . Como se muestra arriba, la presión de vapor sobre la solución es menor que la presión de vapor sobre el solvente líquido puro y, en consecuencia, el equilibrio correspondiente al punto de congelación de la solución se establecerá a temperaturas más bajas que para el solvente puro. Este fenómeno es de gran importancia en la naturaleza y la tecnología.

A partir de la expresión anterior (ley de Raoult), teniendo en cuenta la ecuación de Clapeyron-Clausius, se puede demostrar [1] que el cambio en la temperatura de cristalización para soluciones diluidas se puede calcular mediante la fórmula: ${\ Displaystyle \ Delta T_ {cr}}$

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

donde está la entalpía de congelación (cristalización);

{\ Displaystyle \ Delta H_ {cr}}

M_{1}

es la masa molar del solvente;

\rho_{1}

es la densidad del solvente;

n_{2}

es la concentración molar del soluto.

Aquí, la expresión entre corchetes depende solo de la naturaleza del solvente; esta es la llamada constante k del solvente crioscópico :

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

Para agua k = 1,86 K, para hierro 110 K [1] .

Midiendo , se puede determinar la masa molar de un soluto, de acuerdo con la expresión: ${\ Displaystyle \ Delta T_ {cr}}$

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

donde a es el número de gramos de soluto por 1000 gramos de solvente.

La crioscopia se puede utilizar para determinar la actividad del solvente, de acuerdo con la relación [2] :

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

Además, la crioscopia se puede utilizar para determinar el grado de disociación de electrolitos débiles, la pureza de una sustancia, para estudiar la formación de complejos en soluciones, etc.

Véase también

Notas

↑ 1 2 Patrov B. V., Sladkov I. B. Física. Parte 1: libro de texto. tolerancia. - San Petersburgo. : Editorial Politécnica. un-ta, 2009. - 127 p.
↑ Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. y otros Química física. En 2 libros. Libro. 1. La estructura de la materia. Termodinámica: Proc. para universidades. - 2ª ed., revisada. y adicional - M.: Superior. escuela, 1995. - 512 p. — ISBN 5-06-002913-1