Применение методов криоскопии и эбулиоскопии.

Измерение понижения температуры замерзания или кипения раствора позволяет решать целый ряд вопросов, касающихся свойств данного раствора и растворенного вещества. Метод ис­следования, основанный на измерении понижения температуры за­мерзания растворов, называется криоскопическим методом, а ме­тод, основанный на измерении температуры повышения кипения растворов, получил название эбулиоскопического метода.

Для более точного измерения температуры замерзания или кипения раство­ра обычно применяют дифференциальный термометр Бекмана, который имеет шкалу, раз­деленную на 5—6 градусов. . С помощью такого термомет­ра можно определять разность температур в широком интерва­ле, а также температуры замерзания и кипения различных рас­творов.

В лабораторной практике криоскопический метод нашел значительно боль­шее распространение по сравнению с методом эбулиоскопии: измерять точки за­мерзания растворов при этом значительно проще и безопаснее, чем точки кипе­ния их.

Определение молекулярной массы вещества. Криоскопическим методом часто пользуются при определении молекулярной массы вещества.

Решая выражение (4.8) относительно М, получим окончательную формулу для вычисления молекулярной массы криоскопическим методом.

Например, водный раствор сахара, содержащий 17·10^{-5 кг сахара в 25·10-3 кг воды, замерзает при температуре 273,123 К. Определить молекулярную массу сахара. Подставив данные в формулу (4.8), получим}

(В данном случае T=273,160—273,123 = 0,037 К.)

Определение осмотического давления растворов.Опыт показывает, что изме­рение осмотического давления с помощью осмометра Пфеффера связано с целым рядом трудностей. Это измерение слишком длительно и не совсем точно, так как на практике трудно подобрать подходящую мембрану, которая бы обладала иде­альной полупроницаемостью. Осмотическое давление обычно измеряется косвен­ным путем, например методом криоскопии.

В основе этого определения лежат законы Вант-Гоффа и Рауля, т. е. П = RTC ∆Т = Кт, где С — концентрация раствора (в моль/л раствора); т— концентра­ция раствора (в моль на 1 кг растворителя). Для разбавленных растворов мож­но без большой погрешности принять, что т= С. Подставив в уравнение закона Вант-Гоффа вместо С равное значение ∆T/K из закона Рауля, найдем

4.11

После замены буквенных выражений R, Т и К их численными значениями (для разбавленных растворов) получим окончательное уравнение для вычисления осмо­тического давления криоскопическим методом:

Определение концентрации раствора.На основании второго закона Рауля можно сравнительно легко вычислять моляльную концентрацию раствора, если известно понижение его температуры замерзания:

4.12

Таким способом можно определять концентрацию клеточного сока растений и кон­центрацию почвенного раствора. Необходимо помнить, что найденные этим мето­дом концентрации являются суммарными, т. е. показывают содержание всех ве­ществ, находящихся в растворе, выраженное в моль на 1 кг воды.

С помощью метода криоскопии можно определять осмотический коэффициент Вант-Гоффа и степень электролитической диссоциации слабых электролитов.