Calculator online a doua lege a lui Raul și temperaturi de congelare

Unii șoferi, în măsura în care știu, prefer iarna pentru a umple rezervorul vodca ștergătorului. Vodka nu îngheață în timpul iernii, și de ce, și până la ce temperatură? Răspunsul la această întrebare ne va da chimie.

Să începem cu câteva definiții.

După cum se știe, vodca - o soluție de etanol în apă.

Și ce este soluția? Acest amestec omogen de cel puțin două componente, dintre care unul este numit solvent, și un alt solut. Solventul este o componentă a cărei stare fizică nu este schimbat în timpul formării soluției (de exemplu, zahăr în schimbările de apă din solid în lichid, apă - solvent) sau, în cazul substanțelor care sunt în aceeași componentă de fază, care este mai mare. Soluțiile sunt solide, lichide și gazoase (aer ca un amestec de gaze - o soluție gazoasă).

Din punct de vedere chimic, soluția - un sistem dispersat, adică sistem în care două sau mai multe substanțe sunt în stare fragmentată, iar particulele lor sunt distribuite uniform în raport cu celălalt și interacționează.

Diferența aici este în gradul de dispersie.
În cazul în care mărimea particulelor substanțelor care constituie sistemul sunt egale sau mai mici (dimensiunea atomilor, molecule și ioni), acest sistem dispers molecular. sau o soluție adevărată.
Dacă substanțele au o dimensiune granulometrică, acest sistem dispersat-coloid. sau o soluție coloidală.
În cazul în care dimensiunea particulelor este mare, sistemul grosier.

Printre soluțiile reale la rândul lor secreta două clase - soluții de electrolit (ioni), care conduce curentul electric și nu sunt soluții de electroliți (molecule).

Particulele sunt amestecate într-o soluție de substanțe pot interacționa unul cu celălalt. Datorită prezenței sau absenței interacțiunii dintre particule în soluție sunt soluții pot fi împărțite în reale și ideal. Soluțiile reale variază proprietățile moleculelor inițiale datorită interacțiunilor intermoleculare și specii chimice în soluție. Soluția ideală este, practic, nici o interacțiune a particulelor și solutului își păstrează proprietățile. Ideal la toate concentrațiile sunt soluții, componentele din care sunt foarte asemănătoare în proprietățile fizice și chimice, precum și formarea care nu este însoțită de modificări ale volumului și izolarea sau absorbție de căldură.

In 1887, francezul Himik Fransua Marie Raoul (1830-1901) a studiat scăderea temperaturii de cristalizare (congelare), și scăderea presiunii vaporilor (sau crește punctul de fierbere) al solventului atunci când este introdus în acesta solut deschis mai multe legi, legi Raoul numite acum. Aceste legi cantitative care descriu Collegiate. adică în funcție de concentrația, dar nu și asupra naturii solutului, proprietățile soluțiilor. Aceste legi și descriu comportamentul soluții ideale.

Componenta de presiune parțială de vapori a soluției este direct proporțională cu fracția molară în soluție, cu un coeficient de proporționalitate egală cu presiunea de vapori saturați a componentului pur.

Sau, în cazul unei soluții cu două componente, care

scăderea presiunii parțiale a vaporilor de solvent (A) deasupra soluției relative nu depinde de natura solutului și este egală cu fracția molară în soluție.

Din această lege, există două consecințe, care se numește a doua lege a lui Raul.

A doua lege a lui Raul spune ca

Scăderea temperaturii de cristalizare infinit soluțiile diluate nu depinde de natura solutului și direct proporțională cu concentrația molal a soluției.

Creșterea temperaturii de reflux dilua infinit soluții de substanțe nevolatile nu depinde de natura solutului și direct proporțională cu concentrația molal a soluției

Coeficienții de proporționalitate K și E în aceste ecuații - cryoscopic și ebulioskopicheskaya solvent constant având o semnificație fizică a temperaturii de cristalizare și de a crește punctul de fierbere al soluției cu concentrația molal de 1 mol / kg. Soluții cu o concentrație de - 1 mol / kg, în general vorbind, nu dă un diluat infinit, astfel încât determinarea acestor constante provine din extrapolarea concentrației scăzute. Să ne amintim că concentrația molal (a nu se confunda cu molar) - este raportul de moli de solut în greutatea solventului.

În cazul în care orice soluție se supune legilor soluții ideale la orice concentrație, este numită soluția perfectă. Când soluția începe să se supună legii de soluții ideale doar pentru diluții suficient de mari, este o soluție diluată la infinit (concentrația solutului tinde la zero). În toate celelalte cazuri, soluția este considerată a fi reală.

Toate soluțiile de electrolit - soluții reale, ca solut disociază în ioni în ele. Legile lui Raoult pentru aceste soluții nu sunt îndeplinite, chiar și în cazul unor soluții diluate la infinit.

În cazul soluțiilor de electroliți nu sunt - cu atât mai mult se diluează soluția, mai aproape de proprietățile ideale. amestecuri omogene de substanțe nepolare (hidrocarburi) sunt apropiate de soluțiile ideale la toate concentrațiile.

Acum, înapoi la vodca.

Cu toate acestea, în mai multe locuri de pe internet l-am văzut folosesc drept a doua Raoult pentru a evalua punctul de congelare de vodca. Nimic precis din cauza înghețării vodcă și aplicabilitate la a doua lege a lui Raul, nu am gasit (chimist aici), dar datele sunt foarte aproape de masă, astfel încât întregul calcul de mai jos voi lăsa neschimbat, pentru a ilustra utilizarea unui calculator, dar cu avertismentul, vodca ca punctul de fierbere al a doua lege a lui Raul nu este definit, iar îngheț este posibil, de asemenea.

Vodka, hidrocarbura este dizolvată în apă, deci legea a doua Raoult se aplică pentru determinarea punctului de congelare de vodca.

Solventul în acest caz, este apa. constant Cryoscopic și ebulioskopicheskaya pentru aceasta sunt date în Ebulioskopicheskie manual și constantele cryoscopic de solvent. Procentajele sootnoschenie alcool și apă este cunoscut - 40%. Din aceasta putem determina concentrația molal de vodca.

Se determină cât de mult alcool (m1), care urmează să fie adăugate pe kilogram de apă (m2), pentru a obține un raport de 40% (K)
,
prin urmare

Astfel, pentru a obține o soluție de 40% în 1 kg de apă necesară pentru a infuza aproximativ 666.6 (6) grame de alcool (decât nici un motiv să renunțe la utilizarea acestuia).

Acum trebuie să aflăm câți moli de acest agent. Pentru aceasta trebuie să cunoaștem masa molară de alcool. Având în vedere faptul că formula de etanol este cunoscut tuturor, calculatorul utilizând compuși de masă molar. Descoperim că alcoolul masa molară 46 g / mol. Împărțirea greutății alcoolului la masa molară constată că per kilogram de solvent trebuie 14,49 mol de alcool.

înmulțiri cu constanta cryoscopic, vom găsi schimbarea punctului de congelare. Prin scăderea temperaturii de cristalizare (punctul de congelare) a solventului - apă la valoarea obținută, descoperim cristalizare temperatură (-27) vodca.

Cu toate acestea, în ceea ce privește soluțiile nu spun „soluție la temperatura de cristalizare“ și „temperatura de fierbere a soluției“. Spunem așa - „cristalizare temperatură debut“ și „punct inițial de fierbere“.

Faptul că atât la reflux (evaporarea solventului) și cristalizarea (cristalele sunt alocate solvent) în soluția rămasă se mărește concentrația de solut și, în consecință, există o reducere suplimentară a temperaturii de cristalizare sau o creștere a temperaturii de fierbere.
Acest efect se bazează metode de purificare a substanțelor, adică solventul de curățare, de exemplu, apă - de impurități, care nu au putut elimina prin filtrare convențională. Cristalizând solvent (în special în cristalizarea timpurie) conține mai puține impurități (solut) decât în ​​soluția rămasă. repetarea în mod repetat soluția de cristalizare și de fiecare dată îndepărtarea impurităților imbogatite soluție reziduu, se poate obține un grad semnificativ de purificare (metoda de cristalizare). Același lucru se întâmplă la fierbere - vapori conține mai puține impurități în comparație cu soluția rămasă. Vaporii rezultat este condensat și re-evaporat din nou, obținându-se îndepărtarea impurităților (metoda de distilare).

Mai jos este un calculator pentru determinarea înghețarea inițială și soluții repetând calculele de mai sus de fierbere.
Valorile implicite corespund cazului doar vodca.