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Siedepunkterhöhung und Gefrierpunktserniedrigung

OberschuleChemieGefrierpunktserniedrigung, Siedepunktserhöhung und idealer osmotischer Druck von Wasser im Verdünnungsgrenzfall bei vorgegebenem Elektrolytdissoziationsfaktor

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Über dieses Experiment

Lösen Sie einen nichtflüchtigen Stoff und vergleichen Sie seine Lösung mit reinem Wasser in einem kontrollierten Bad. Untersuchen Sie, wie Stoffmenge, Lösungsmittelmasse und Dissoziation die Einsetztemperaturen für Gefrieren und Sieden beeinflussen.

Lernziele

  • Verwenden Sie für Gefrier- und Siedepunktverschiebungen die Molalität statt der Gesamtmasse der Lösung.
  • Setzen Sie die Dissoziation mit der effektiven Anzahl gelöster Teilchen in Beziehung.
  • Unterscheiden Sie eine Einsetztemperatur von einem berechneten Phasenanteil oder einer berechneten Rate.

Anleitung

  1. 1Vergleichen Sie Glucose, Natriumchlorid und Calciumchlorid bei gleicher Molalität.
  2. 2Ändern Sie den Dissoziationsgrad des Elektrolyten und beobachten Sie den effektiven Teilchenfaktor.
  3. 3Stellen Sie das Bad auf die jeweilige Einsatztemperatur ein und vergleichen Sie die Markierungen für reines Wasser und die Lösung.
  4. 4Geben Sie zu einer festen Menge gelösten Stoffes Wasser hinzu und notieren Sie die dadurch verursachten Temperaturverschiebungen.

Das Modell

Die teilweise Dissoziation des Elektrolyten verändert die effektive Teilchenzahl.
Die Konstanten für Wasser werden bei einem Atmosphärendruck in Kelvin-Kilogramm pro Mol angegeben.
Die verdünnte osmotische Näherung setzt das Lösungsvolumen näherungsweise mit dem anfänglichen Wasservolumen gleich.

Annahmen

  • Der gelöste Stoff ist nicht flüchtig und bleibt gelöst. In den Gleichungen für den idealen verdünnten Grenzfall werden Aktivitätskoeffizienten, Eutektika und Löslichkeitsgrenzen vernachlässigt.
  • Die Badtemperatur wird vorgegeben. Die Markierungen für Eis und Blasen kennzeichnen mögliche Einsatzbedingungen, nicht die berechnete gefrorene Menge, die Dauer des Siedens oder die Verdunstungsrate.
  • Für die osmotische Konzentration wird die Dichte von Wasser mit einem Kilogramm pro Liter angenähert. Eine Warnung kennzeichnet Molalitäten über 0,5 Mol pro Kilogramm als Extrapolation in den konzentrierten Bereich.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Warum führen gleiche Massen gelöster Stoffe nicht zu einer gleich starken Gefrierpunktserniedrigung?
  2. Q2Warum können sich reale Elektrolytlösungen von der Vorhersage für die vollständige ideale Dissoziation unterscheiden?

Häufig gestellte Fragen

Ist eine Siedepunkterhöhung eine Vorhersage, dass sich die Flüssigkeit unbegrenzt erhitzen kann?

Nein. Sie bezeichnet den Beginn des Gleichgewichts im Vergleich zu reinem Wasser bei demselben Druck. Die Badsteuerung ist weder eine Berechnung der Wärmeenergie noch der Verdunstung.

Warum verändert undissoziierte Glukose dennoch den Gefrierpunkt?

Jedes gelöste Glukosemolekül ist ein gelöstes Teilchen. Für einen kolligativen Effekt ist keine Dissoziation erforderlich.