تعیین جرم مولکولی از طریق کاهش نقطه انجماد

تعیین جرم مولکولی از طریق کاهش نقطه انجماد

هدف: آشنایی با نزول نقطه ی انجماد ,چگونگی تاثیر مواد غیر الکترولیت بر آن و تعیین جرم مولکولی اجسام با استفاده از میزان کاهش نقطه ی انجماد است.

مفاهیم وابسته:

با سرد شدن هر مایع ,حرکت مولکول های آن به تدریج کاهش می یابد و سرانجام در دمای معین انرژی جنبشی تعدادی از مولکول ها به اندازه ای کم می شود که نیروهای بین مولکولی می توانند آنها را در یک شبکه ی بلوری نگه دارند در این حال محلول شروع به انجماد می کند.

نقطه ی انجماد نرمال هر مایع دمایی است که در آن دما مایع و جامد نخست فشار کل ۱ atm در حال تعادل اند.اگرچه یکی از ساده ترین روش هایی که می توان جرم مولکولی اجسام را تعیین کرده استفاده از اسپکتروگراف جرمی است ولی از خواص کولیگاتیو محلول ها مانند کاهش فشار بخار ,فشار اتمسفری و صعود نقطه جوش ,کاهش نقطه ی انجامد و… هم می توان جرم مولکولی را اندازه گرفت.

در اثر انحلال اجسام در یک حلال ,فشار بخار کاهش می یابد و لذا باعث کاهش نقطه ی انجماد آن می شود.از موارد استفاده ی این موضوع کاربرد ضد یخ در رادیاتور اتومبیل و پاشیدن نمک روی جاده های یخبندان در زمستان است.کاهش نقطه ی انجماد بستگی به تعداد ذرات حل شده دارد و ارتباطی به ساختار مولکولی آن ندارد.

[vip-members]

در این آزمایش اثر مواد حل شده ی غیر الکترولیت که موقع انحلال در محلول های معمولی یونیزه نمی شوند مورد بررسی قرار می گیرند و ضمنا جرم مولکولی گوگرد را با اندازه گیری کاهش نقطه ی انجماد محلولی از گوگرد و نفتالین با غلظت معین تعیین می کنیم چون میزان کاهش نقطه ی انجماد بستگی به تعداد ذرات اجسام حل شده دارند بنابراین به تعداد مول های اجسام حل شده بستگی خواهد داشت تعداد مول های اجسام حل شونده در جرم معینی از حلال بر حسب مولالیته بیان می گردد مولالیته یک محلول عبارتست از تعداد مول ها حل شده در هر گرم از حلال.

اگر مقدار معینی از یک جسم را در مقدار مشخصی از حلال حل می کنیم ,نقطه ی انجماد محلول پایین تر از نقطه ی انجماد حلال خالص خواهد بود و یا:

∆t=tf0 – tf =kfm

در این رابطه :

Tf0: نقطه ی انجماد حلال کاملا خالص

Tf: نقطه ی انجماد محلول

Kf :ثابت کاهش نقطه ی انجماد حلال که جزء مشخصه های حلال است

M: تعداد مول های حل شونده در ۱۰۰۰ گرم از حلال

روش آزمایش:

در یک لوله ی آزمایش بزرگ در حدود ۵ گرم نفتالین بریزید .لوله ی آزمایش را در داخل بشر تقریبا پر از آبی که روی حلقه ی نگه دارنده قرار دارد بگذارید توجه نمایید که سطح آب داخل بشر بایستی از سطح نفتالین داخل لوله ی آزمایش کمی بالا تر باشد.آب را تا حدود ۹۰-۸۵ درجه سانتی گراد حرارت دهید سپس حرارت قطع کنید توجه کنید اگر آب جوش آید قسمتی از نفتالین به همراه بخار آب تبخیر و خارج می گردد.نقطه ی انجماد نفتالین ۸۰ درجه سانتی گراد است لذا در دمای ۸۵ که بالاتر از نقطه ی انجماد آن است ذوب خواهد شد.پس از ذوب نفتالین توسط یک گیره لوله ی آزمایش را از بشر آب خارج کرده و با دماسنجی که داخل آن قرار دارد آن را به هم بزنید تا خنک شود.موقعی که به دمای انجماد جامد می رسیم تشکیل بلورها شروع می گردد .در این شرایط دما ثابت می ماند تا قسمت اعظم جسم (نفتالین ) منجمد شود.دمای انجماد را با دقت یادداشت کنید.عمل ذوب و سرد کردن را تکرار کنید تا مقدار ثابتی برای نقطه ی انجماد به دست آورید.در حدود ۵/۰ گرم پودر گوگرد را توزین کنید و در یک لوله ی آزمایش بریزید.سپس گوگرد را به نفتالین موجود در لوله ی آزمایش اضافه کنید و لوله را در حمام آب گرم حرارت دهید و محتوی آن را به هم بزنید تا مایع شود.مانند دفعه ی قبلی وقتی حرارت بین ۹۰-۸۵ درجه رسید حرارت را قطع کنید بعد از این که محلول یکنواخت شد لوله ی آزمایش را بیرون آورید و در حالیکه هم می زنید بگذارید خنک شود.نقطه ی انجماد را اندازه گیری کرده و یادداشت کرده .آزمایش را تکرار کنید تا حداقل ۲ جواب مشابه به دست آید و با اطمینان نتایج را در جدول محاسبات یادداشت کنید.

در هنگام آزمایش به نکات زیر توجه کنید:

۱-هنگامی که مخلوط گوگرد – نفتالین را دور می ریزید آن را در ظرف شویی نریزید بلکه آن را در ظرف مخصوص که به این منظور در آزمایشگاه وجود دارد خالی کنید.

۲-لوله ی آزمایش را مستقیما با شعله حرارت ندهید زیرا بخار نفتالین آتش گیر است .برای این کار بشری را تقریبا پر از آب کرده و روی چراغ بونزن قرار دهید و سپس لوله ی آزمایش را داخل آن قرار دهید.

محاسبات:

کاهش نقطه ی انجماد Tfp∆ حاصل از گوگرد در نفتالین را اندازه گیری کنید.ثابت مولالیته نفتالین kf برابر است با C/Mol6/9◦ برای ۱۰۰۰ گرم و نسبت ∆T/kf مساوی با مولالیته ی محلول است.

به این نکته توجه کنید که جرم مولار برابر است با مضربی از جرم اتمی گوگرد یعنی۳۲/۰۶

جدول محاسبات:

وزن اولیه نفتالین

(gr)

 

وزن گوگرد

نقطه ی ذوب نفتالین

(I)

نقطه ی ذوب گوگرد+

نفتالین(I)

نقطه ی ذوب نفتالین

(۲)

نقطه ی ذوب گوگرد+

نفتالین(۲)

نقطه ی ذوب متوسط

 

نقطه ی ذوب متوسط گوگرد+ نفتالین

 

[/vip-members]

1

نظر

  1. سارازعفرانلو  فوریه 18, 2014

    خیلی عالیه مرسی