Problema de ejemplo de depresión de punto de congelación

Este problema de ejemplo demuestra cómo calcular la depresión del punto de congelación utilizando una solución de sal en agua.

Revisión rápida de la depresión del punto de congelación

La depresión del punto de congelación es una de las propiedades coligativas de la materia, lo que significa que se ve afectada por el número de partículas, no por la identidad química de las partículas o su masa. Cuando se agrega un soluto a un solvente, su punto de congelación se reduce del valor original del solvente puro. No importa si el soluto es líquido, gaseoso o sólido. Por ejemplo, la depresión del punto de congelación ocurre cuando se agrega sal o alcohol al agua. De hecho, el solvente puede ser cualquier fase también. La depresión del punto de congelación también ocurre en mezclas sólido-sólidas.

La depresión del punto de congelación se calcula usando la Ley de Raoult y la Ecuación de Clausius-Clapeyron para escribir una ecuación llamada Ley de Blagden. En una solución ideal, la depresión del punto de congelación solo depende de la concentración de soluto.

Problema de depresión del punto de congelación

Se añaden 31,65 g de cloruro de sodio a 220,0 ml de agua a 34 ° C. ¿Cómo afectará esto el punto de congelación del agua??
Suponga que el cloruro de sodio se disocia completamente en el agua..
Dado: densidad de agua a 35 ° C = 0.994 g / mL
K_F agua = 1.86 ° C kg / mol
Solución:
Para encontrar la elevación del cambio de temperatura de un solvente por un soluto, use la ecuación de depresión del punto de congelación:
ΔT = iK_Fmetro
dónde
ΔT = Cambio de temperatura en ° C
i = factor de van 't Hoff
K_F = constante de depresión del punto de congelación molal o constante crioscópica en ° C kg / mol
m = molalidad del soluto en soluto mol / kg de solvente.
Paso 1 Calcule la molalidad del NaCl
molalidad (m) de NaCl = moles de NaCl / kg de agua
En la tabla periódica, encuentre las masas atómicas de los elementos:
masa atómica Na = 22,99
masa atómica 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 de agua = densidad x volumen
kg de agua = 0.994 g / mL x 220 mL x 1 kg / 1000 g
kg de agua = 0.219 kg
metro_NaCl = moles de NaCl / kg de agua
metro_NaCl = 0,542 mol / 0,219 kg
metro_NaCl = 2.477 mol / kg
Paso 2 Determine el factor van 't Hoff
El factor de van 't Hoff, i, es una constante asociada con la cantidad de disociación del soluto en el solvente. Para sustancias que no se disocian en agua, como el azúcar, i = 1. Para solutos que se disocian completamente en dos iones, i = 2. Para este ejemplo, el NaCl se disocia completamente en los dos iones, Na⁺ y Cl^-. Por lo tanto, i = 2 para este ejemplo.
Paso 3 Encuentra ΔT
ΔT = iK_Fmetro
ΔT = 2 x 1.86 ° C kg / mol x 2.477 mol / kg
ΔT = 9.21 ° C
Responder:
Agregar 31.65 g de NaCl a 220.0 mL de agua reducirá el punto de congelación en 9.21 ° C.