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Exemple de problème de point de congélation

Exemple de problème de point de congélation

Cet exemple de problème montre comment calculer la dépression du point de congélation à l'aide d'une solution de sel dans de l'eau.

Examen rapide de la dépression du point de congélation

La dépression du point de congélation est l’une des propriétés colligatives de la matière, c’est-à-dire qu’elle dépend du nombre de particules et non de l’identité chimique des particules ou de leur masse. Lorsqu'un soluté est ajouté à un solvant, son point de congélation est abaissé par rapport à la valeur initiale du solvant pur. Peu importe que le soluté soit un liquide, un gaz ou un solide. Par exemple, le point de congélation se produit lorsque du sel ou de l'alcool sont ajoutés à l'eau. En fait, le solvant peut être n’importe quelle phase. La dépression du point de congélation se produit également dans les mélanges solide-solide.

La dépression du point de congélation est calculée en utilisant la loi de Raoult et l'équation de Clausius-Clapeyron pour écrire une équation appelée loi de Blagden. Dans une solution idéale, la dépression du point de congélation ne dépend que de la concentration en soluté.

Problème de dépression du point de congélation

31,65 g de chlorure de sodium sont ajoutés à 220,0 mL d’eau à 34 ° C. Comment cela affectera-t-il le point de congélation de l'eau?
Supposons que le chlorure de sodium se dissocie complètement dans l'eau.
Étant donné: densité de l'eau à 35 ° C = 0,994 g / ml
KF eau = 1,86 ° C kg / mol
Solution:
Pour trouver l’altitude de changement de température d’un solvant par un soluté, utilisez l’équation de dépression du point de congélation:
ΔT = iKFm

ΔT = Variation de température en ° C
i = facteur de van 't Hoff
KF = constante de dépression du point de congélation molal ou constante cryoscopique en ° C kg / mol
m = molalité du soluté en mol soluté / kg de solvant.
Étape 1 Calculer la molalité du NaCl
molalité (m) de NaCl = moles de NaCl / kg d'eau
À partir du tableau périodique, trouvez les masses atomiques des éléments:
masse atomique Na = 22.99
masse atomique Cl = 35,45
moles de NaCl = 31,65 g x 1 mol / (22,99 + 35,45)
moles de NaCl = 31,65 g x 1 mol / 58,44 g
moles de NaCl = 0,542 mol
kg d'eau = densité x volume
kg d'eau = 0,994 g / mL x 220 mL x 1 kg / 1000 g
kg d'eau = 0,219 kg
mNaCl = moles de NaCl / kg d'eau
mNaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
mNaCl = 2,447 mol / kg
Étape 2 Déterminer le facteur van 't Hoff
Le facteur de van 't Hoff, i, est une constante associée à la quantité de dissociation du soluté dans le solvant. Pour les substances qui ne se dissocient pas dans l'eau, telles que le sucre, i = 1. Pour les solutés qui se dissocient complètement en deux ions, i = 2. Pour cet exemple, NaCl se dissocie complètement en deux ions, Na+ et Cl-. Par conséquent, i = 2 pour cet exemple.
Étape 3 Trouver ΔT
ΔT = iKFm
ΔT = 2 x 1,86 ° C kg / mol x 2,477 mol / kg
ΔT = 9,21 ° C
Répondre:
Ajouter 31,65 g de NaCl à 220,0 mL d’eau abaissera le point de congélation de 9,21 ° C.