Температура кристаллизации разбавленных растворов

 

 

Раствор, в отличие от чистой жидкости, не отвердевает целиком при постоянной температуре. При некоторой температуре, называемой температурой начала кристаллизации (Tзам), начинают выделяться кристаллы растворителя, и по мере выделения кристаллов температура кристаллизации раствора понижается. Поэтому под температурой замерзания раствора всегда понимают именно температуру начала кристаллизации. Замерзание растворов можно охарактеризовать величиной понижения температуры замерзания ΔТзам, равной разности между температурой замерзания чистого растворителя T0зам и температурой начала кристаллизации раствора Tзам:

Рассмотрим р – T диаграмму состояния растворителя (воды) и ее растворов различной концентрации (Рис.17.). Кривая ОF есть зависимость давления пара над твердым растворителем, а кривые ОА, ВС, DE – зависимости давления пара над чистым растворителем и растворами с возрастающими концентрациями соответственно. Кристаллы растворителя будут находиться в равновесии с раствором только тогда, когда давление насыщенного пара над кристаллами и над раствором одинаково (т.е. в точках О, В, D, соответствующих, различным концентрациям водного раствора) Поскольку давление пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем, температуры, отвечающие этому условию (Т2 и Т1 на Рис.17) , всегда будут более низкими, чем температура замерзания чистого растворителя (Т0з на Рис.17). При этом понижение температуры замерзания раствора ΔTзам не зависит от природы растворенного вещества и определяется лишь соотношением числа частиц растворителя и растворенного вещества.

 

Рис. 17.Понижение температуры замерзания разбавленных растворов

 

Можно показать, что понижение температуры замерзания раствора ΔTзам прямо пропорционально моляльной концентрации раствора mB:

 

(55)

 

Коэффициент пропорциональности KA криоскопическая постоянная растворителя – определяется природой растворителя и не зависит от растворенного вещества.