4.凝固點(diǎn)降低法測定摩爾質(zhì)量.ppt

1、凝固點(diǎn)降低法測相對分子質(zhì)量,新鄉(xiāng)學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院,物理化學(xué)教研室,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握一種常用的相對分子質(zhì)量測定方法。 通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步理解稀溶液理論。 掌握數(shù)字貝克曼溫度計的使用。,實(shí)驗(yàn)原理,含非揮發(fā)性溶質(zhì)的二組分稀溶液（當(dāng)溶劑與溶質(zhì)不生成固溶體時）的凝固點(diǎn)將低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。這是稀溶液的依數(shù)性質(zhì)之一，當(dāng)指定了溶劑的種類和數(shù)量后，凝固點(diǎn)降低值取決于所含溶質(zhì)分子的數(shù)目，即溶劑的凝固點(diǎn)降低值與溶液的濃度成正比。,這就是稀溶液的凝固點(diǎn)降低公式。 式中：T0為溶劑的凝固點(diǎn)；T為溶液的凝固點(diǎn)；Kf為質(zhì)量摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，簡稱為凝固點(diǎn)降低常數(shù)；m 為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度。,因?yàn)?所以（1）式可改為,式中：M

2、為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量（單位為gmol-1）； g和W分別表示溶質(zhì)和溶劑的質(zhì)量（單位為g）,如已知溶劑的值，則可通過實(shí)驗(yàn)求出T值，利用（2）式求溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。 需要注意，如溶質(zhì)在溶液中發(fā)生解離或締合等情況，則不能簡單地應(yīng)用公式（2）加以計算。濃度稍高時，已不是稀溶液，致使測得的相對分子質(zhì)量隨濃度的不同而變化。為了獲得比較準(zhǔn)確的分子量數(shù)據(jù)，常用外推法，即以（2）式中所求得的相對分子質(zhì)量為縱坐標(biāo)，以溶液濃度為橫坐標(biāo)作圖，外推至濃度為零而求得較準(zhǔn)確的相對分子質(zhì)量數(shù)值。,凝固點(diǎn)是指在一定壓力下，固液兩相平衡共存的溫度。 理論上，在恒壓下對單組分體系只要兩相平衡共存就可達(dá)到這個溫度。實(shí)際上，只有固相充分

3、分散到液相中，也就是固液兩相的接觸面相當(dāng)大時，平衡才能達(dá)到。 例如將冷凍管放到冰浴后溫度不斷下降，達(dá)到凝固點(diǎn)后，由于固相是逐漸析出的，當(dāng)凝固熱放出速度小于冷卻速度時，溫度還可能不斷下降，因而使凝固點(diǎn)的確定較為困難。為此，可先使液體過冷，然后突然攪拌。這樣，固相驟然析出就形成了大量微小結(jié)晶，保證了兩相的充分接觸。,實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是凝固點(diǎn)的精確測量,冷卻曲線,圖b：部分溶劑凝固后，剩余溶液的濃度逐漸增大，平衡溫度也要逐漸下降。如果溶液的過冷程度不大，可以將溫度回升的最高值作為溶液的凝固點(diǎn)。 圖中c：若過冷太甚，凝固的溶劑過多，溶液的濃度變化過大，所得凝固點(diǎn)偏低，必將影響測定結(jié)果。因此實(shí)驗(yàn)操作中必須注意

4、掌握體系的過冷程度。,圖a：從而使凝固點(diǎn)的測定變得容易進(jìn)行了。純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)相當(dāng)于冷卻曲線中的水平部分所指的溫度。,藥品儀器,1.凝固點(diǎn)測定儀 2.溫度計（050） 3.吸耳球 4.秒表 5.苯（A.R.經(jīng)去水處理） 6.環(huán)己烷（A.R） 7.數(shù)字貝克曼溫度計 8.放大鏡 9.萘（A.R）,測量裝置,測量裝置示意圖,A：冷凍管 B：貝克曼溫度計 C，D：攪拌器 E：外套管 F：冰水浴 G：溫度計,實(shí)驗(yàn)步驟,安裝儀器，調(diào)節(jié)冰浴槽,溶液凝固點(diǎn)的測定（步冷曲線法）,安裝數(shù)字貝克曼溫度計,苯的凝固點(diǎn)的測定（觀察最高點(diǎn)）,溶液凝固點(diǎn)的測定,環(huán)己烷的凝固點(diǎn)的測定（步冷曲線法）,本實(shí)驗(yàn)采用環(huán)己烷作溶劑，萘作

5、溶質(zhì)，用連續(xù)記錄時間溫度法（步冷曲線法），作圖外推確定凝固點(diǎn)。 1安裝儀器。取自來水注入冰浴槽中，然后加入冰屑以保持水溫在3-3.5左右。調(diào)節(jié)貝克曼溫度計，使它在6水浴中其水銀刻度在2.5左右。,2純環(huán)己烷的凝固點(diǎn)的測定： 用移液管取40ml環(huán)己烷（溶劑量的多少以貝克曼溫度計水銀球全部浸入為準(zhǔn)）注入冷凍管中，并把冷凍管插入作為空氣浴的外套管中（注意：勿使冷凍管外壁與外套管相接觸），均勻緩慢的攪拌以每1-2秒鐘一次為宜，注意溫度的變化。當(dāng)水銀柱降到溫度計刻度范圍內(nèi)時，開動秒表，每20秒鐘記錄溫度一次，達(dá)到凝固點(diǎn)后每2-3分鐘記錄一次。讀取溫度用放大鏡，讀數(shù)最好精確到0.002做完一次以后，取出冷

6、凍管用手溫?zé)嶂?，使析出的結(jié)晶全部融化，按上述方法再測定二次。,3溶液凝固點(diǎn)的測定： 取出冷凍管，用手溫?zé)嶂?，使環(huán)己烷結(jié)晶融化。精確稱取0.1-0.15g萘。然后投入到冷凍管內(nèi)的溶劑中，防止粘著于管壁、溫度計或攪拌器上。待萘全部溶解后，按上述方法，測定溶液的冷卻曲線。重復(fù)三次。再取溶質(zhì)一份加入冷凍管中，同法測定三次。,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄,實(shí)驗(yàn)日期： ；氣壓： kPa 方法： 苯的密度： (g cm-3)；由密度計算溶劑質(zhì)量。,數(shù)據(jù)處理,1.計算苯的質(zhì)量； 2.計算萘的相對分子質(zhì)量； 3.計算環(huán)己烷的質(zhì)量； 4.作時間-溫度圖，外推法求T； 5.計算萘的相對分子質(zhì)量； 6.文獻(xiàn)值。 文獻(xiàn)值：萘的相對分子質(zhì)量：128.17,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論,結(jié)果：實(shí)測值為M= 計算實(shí)驗(yàn)偏差： 分析產(chǎn)生偏差的原因： 有何建議與想法？,注意事項(xiàng),1.攪拌時勿使攪拌器與溫度計或管壁相觸； 2.過冷程度不能太大； 3.加樣時防止樣品粘著于管壁、溫度計或攪拌器上； 4.溫度控制在要求范圍內(nèi)。,思考題,1.凝固點(diǎn)降低法測相對分子質(zhì)量公式，在什么條件下才能適用？ 2.在冷卻