Crioscopia

Bajo crioscopia (del griego antiguo κρύος kryos "frío" y σκοπεῖν skopein "mirar") se refiere a un método para determinar la masa molar de sustancias midiendo la depresión del punto de congelación .

Procedimiento básico

El punto de congelación de un disolvente se reduce añadiendo sustancias solubles o miscibles. La reducción del punto de congelación en soluciones diluidas depende linealmente de la concentración molal de la sustancia añadida: ${\ Displaystyle \ Delta T}$ ${\ Displaystyle {\ frac {n} {m _ {\ mathrm {L}}}}}$

${\ Displaystyle \ Delta T = E_ {n} \ cdot {\ frac {n} {m _ {\ mathrm {L}}}}}$

Con

• la constante crioscópica del solvente como factor de proporcionalidad${\ Displaystyle E_ {n}}$
• la cantidad de sustancia en el soluto${\ Displaystyle n}$
• la masa del solvente.${\ Displaystyle m _ {\ mathrm {L}}}$

El cambio de temperatura solo depende del número de partículas disueltas, no de su tipo, por lo que la disminución del punto de congelación es una de las propiedades coligativas .

Lo siguiente se aplica a la cantidad de sustancia disuelta:

${\ Displaystyle n = {\ frac {m} {M}}}$

Con

• la masa molar del soluto${\ Displaystyle M}$
• la masa de la muestra añadida, donde: (solución diluida).${\ Displaystyle m}$${\ displaystyle m \ ll m _ {\ mathrm {L}} \ Leftrightarrow {\ frac {m} {m _ {\ mathrm {L}}}} <{\ frac {1} {10}}}$

Si inserta en la primera ecuación y resuelve la masa molar, obtiene: ${\ Displaystyle n}$

${\ Displaystyle M = {\ frac {m \ cdot E_ {n}} {m_ {L} \ cdot \ Delta T}}}$

Por tanto, la masa molar de la sustancia disuelta se puede deducir de la masa de la muestra añadida y la depresión resultante del punto de congelación.

Para determinar la diferencia de temperatura - si es necesario, en una mezcla fría - primero se determina la temperatura de congelación del solvente puro y luego la de la solución , p. Ej. B. con la ayuda del termómetro Beckmann . Para hacer esto, el perfil de temperatura en las cercanías del punto de congelación generalmente se determina y se traza gráficamente. ${\ Displaystyle \ Delta T}$

Con la determinación crioscópica, debe tenerse en cuenta la posible disociación de la sustancia añadida, p. Ej. B. El ácido acético se disocia en iones acetato e hidronio ; la disociación aumenta efectivamente el número de partículas y, por tanto, la cantidad de sustancia . Además, en el caso de soluciones concentradas, la concentración efectiva modificada debe ser reemplazada por la actividad química de las partículas . Hay límites para este método para sustancias de alto peso molecular y soluciones coloidales . ${\ Displaystyle n}$${\ Displaystyle \ left ({\ frac {m} {m _ {\ mathrm {L}}}} \ geq {\ frac {1} {10}} \ right)}$

Procedimiento según Rast

El alcanfor tiene una constante crioscópica que es particularmente grande en términos de magnitud: -39,7 K kg / mol. Por tanto, la disminución del punto de congelación de las soluciones en alcanfor es relativamente grande y, por tanto, más fácil de medir. Dado que el alcanfor fundido también es un buen disolvente para muchas sustancias, es especialmente adecuado para determinar la masa molar. Debido a que la crioscopia fue desarrollada por el químico físico Karl Rast con alcanfor como solvente y con pequeñas cantidades de sustancia, esta determinación crioscópica de masa molar se denomina " método Rast ". Karl Rast escribió sobre las ventajas del método: “Ahora se ha encontrado un solvente en el alcanfor [...] que abre la posibilidad de usar un termómetro ordinario dividido en grados enteros en lugar del termómetro de Beckmann y tomar la medida en un aparato de punto de fusión; Debido a las cantidades mínimas necesarias para ello, el método adquiere el carácter de un micrométodo ”. Estas ventajas llevaron a que el alcanfor se convirtiera en el disolvente más utilizado para determinar la masa molar de las sustancias recién obtenidas. El método solo es adecuado para sustancias que aún no se han descompuesto en el punto de fusión relativamente alto del alcanfor (179 ° C).

Aplicación análoga: Ebullioscopia

El principio de aumento del punto de ebullición , que es análogo a la disminución del punto de congelación, también permite sacar conclusiones sobre la masa molar de las sustancias contenidas en las soluciones:

${\ Displaystyle M = {\ frac {m \ cdot E_ {s}} {m_ {L} \ cdot \ Delta T}}}$

Sin embargo, este procedimiento, llamado ebulloscopia , es algo menos preciso que la crioscopia porque las constantes de la ebulloscopia son menores que las crioscópicas. Ejemplos: ${\ Displaystyle E_ {s}}$

	${\ Displaystyle E_ {s}}$	${\ Displaystyle E_ {n}}$
agua	0,515 K kg / mol	−1,86 kilogramos / mol
Alcanfor	6,1 K kg / mol	−39,7 kilogramos / mol

Ver también

• Osmometría , d. H. la determinación de la concentración o la masa molar a partir de la presión osmótica. La concentración determinada de esta manera también se llamó osmolaridad .

literatura

• Gerhard Jander , Ewald Blasius: Libro de texto de química inorgánica analítica y preparativa . 16ª edición. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2006, ISBN 3-7776-1388-6 (EA Stuttgart 1952).
• Udo R. Kunze: Conceptos básicos del análisis cuantitativo . 6ª edición. Wiley-VCH, Weinheim 2009, ISBN 978-3-527-32075-2 (EA Stuttgart 1980).
• Wolfgang Gottwald, Werner Puff, Andreas Stieglitz: prácticas físico-químicas . VCH, Weinheim 1986, ISBN 3-527-26498-1 , pág.28 y siguientes.
• G. Amarell: Determinación del peso molecular con el termómetro Beckmann . En: GIT Labor-Fachzeitschrift , 1961, octubre, ISSN  0016-3538 (también publicado como impresión especial).

enlaces web

• Video: crioscopia y ebullioscopia como propiedades coligativas: ¿la solución hierve y se congela más tarde que el disolvente puro? . Jakob Günter Lauth (SciFox) 2013, disponible en la Biblioteca de información técnica (TIB), doi : 10.5446 / 15677 .

Evidencia individual

1. ^ ^{A b} W. B. Meldrum, LP Saxer, TO Jones: La constante de depresión molal para alcanfor . En: ACS (Ed.): Revista de la Sociedad Química Estadounidense . JACS. cinta 65 , no. 10 , 1 de octubre de 1943, pág. 2023-2025 , doi : 10.1021 / ja01250a057 . 
2. ↑ ^{a b} Karl Rast: Determinación del peso micromolecular en el aparato de punto de fusión . Recibido el 3 de marzo de 1922. En: Informes de la Sociedad Química Alemana . cinta 55 , no. 4 . VCH, Weinheim 8 de abril de 1922, pág. 1051-1054 , doi : 10.1002 / cber.19220550429 . 
3. ^ Karl Rast: Determinación del peso micromolecular en el aparato de punto de fusión, II .: Trabajo con cantidades extremadamente pequeñas . En: Informes de la Sociedad Química Alemana . cinta 55 , no. 11 . VCH, Weinheim 9 de diciembre de 1922, p. 3727-3728 , doi : 10.1002 / cber.19220551115 . 
4. ^ Karl Rast, L. Fresenius : Microanálisis: Determinaciones de peso micromolecular . En: Revista de química analítica de Fresenius . cinta 62 , no. 11 . Springer, noviembre de 1923, pág. 466-467 , doi : 10.1007 / BF02423626 .