In einem Gemisch aus einem Feststoff und einer Flüssigkeit oder zwei Flüssigkeiten repräsentiert die Hauptkomponente das Lösungsmittel und die Nebenkomponente den gelösten Stoff. Das Vorhandensein des gelösten Stoffes induziert das Phänomen einer Gefrierpunkterniedrigung im Lösungsmittel, wobei der Gefrierpunkt des Lösungsmittels in der Mischung niedriger als der des reinen Lösungsmittels wird. Die Gefrierpunkterniedrigung wird berechnet nach Delta (T) = Km, wobei K die Gefrierpunkterniedrigungskonstante des Lösungsmittels und m die Molalität der Lösung darstellt. Die Molalität gibt in diesem Fall die Mol gelöster Teilchen pro Kilogramm Lösungsmittel an. Die Chemiker bestimmen die Molen der gelösten Teilchen, indem sie die Masse des gelösten Stoffes durch sein Molekulargewicht dividieren, indem sie die Atommassen aller Atome in seiner chemischen Formel addieren.
Identifizieren Sie den gelösten Stoff und das Lösungsmittel in der Mischung. Per Definition repräsentiert der gelöste Stoff die Verbindung, die in geringerer Menge vorhanden ist. Beispielsweise stellt für eine Mischung von 10 g Natriumchlorid (Salz), gelöst in 100 g Wasser, das Natriumchlorid den gelösten Stoff dar.
Bestimmen Sie das Formelgewicht oder Molekulargewicht des gelösten Stoffs, indem Sie die Atomgewichte aller Atome in der chemischen Formel des gelösten Stoffs addieren. Natriumchlorid enthält ein Natriumatom und ein Chloratom, und die Atomgewichte aus dem Periodensystem der Elemente für Natrium und Chlor betragen 22,99 bzw. 35,45. Das Formelgewicht beträgt daher (1 x 22,99) + (1 x 35,45), was 58,44 entspricht.
Berechnen Sie die Mol gelösten Stoffs, indem Sie die Gramm gelösten Stoffs durch sein Formelgewicht dividieren. Fortsetzung des vorherigen Beispiels von Natriumchlorid, 10 Gramm / 58,44 oder 0,171 Mol Natriumchlorid.
Bestimmen Sie die Molzahl der Partikel, indem Sie die Molzahl des gelösten Stoffs mit der Anzahl der Partikel multiplizieren, die beim Auflösen des gelösten Stoffs entstehen. Bei molekularen Substanzen mit kovalenten Bindungen wie Zucker steht jede Formel für ein Molekül oder Teilchen in der Lösung. Ionische Verbindungen wie Natriumchlorid produzieren jedoch zwei oder mehr Partikel pro Formeleinheit. Sie können ionische Verbindungen leicht identifizieren, da sie immer aus einem Metall und einem Nichtmetall bestehen, während molekulare Verbindungen wie Zucker nur Nichtmetalle enthalten. Eine Verbindung wie Calciumchlorid würde drei Partikel erzeugen. Für das Beispiel von 10 g Natriumchlorid (0,171 Mol NaCl) x (2 Teilchen pro Formel) oder 0,342 Mol Teilchen.
Bestimmen Sie die Molalität der Lösung, indem Sie die Mol Partikel durch die Masse des Lösungsmittels in Kilogramm dividieren. Im vorhergehenden Beispiel enthielt die hergestellte Lösung 10 g Natriumchlorid, gelöst in 100 g Wasser. Da 1 Kilogramm 1000 Gramm enthält, entsprechen 100 Gramm Wasser 0,100 Kilogramm Wasser. Verwenden Sie das Online-Umrechnungstool, um die Masse des Lösungsmittels bei Bedarf in Kilogramm umzurechnen. Die Teilchenmolalität von 10 g Natriumchlorid in 100 g Wasser beträgt daher 0,342 / 0,100 oder 3,42 Mol pro Kilogramm.
Zur Bestimmung der Gefrierpunktserniedrigungskonstante K des Lösungsmittels siehe Tabelle der Gefrierpunktserniedrigungskonstanten. Die K von Wasser beträgt zum Beispiel 1,86 ° C pro Mol.
Berechnen Sie die Gefrierpunktserniedrigung Delta (T) des Lösungsmittels, indem Sie seinen K-Wert mit der Molalität des gelösten Stoffs multiplizieren: Delta (T) = km. Fortsetzung des vorherigen Beispiels: Delta (T) = 3,42 x 1,86 oder 6,36 Grad C.
Bestimmen Sie den Gefrierpunkt der Mischung, indem Sie Delta (T) vom Gefrierpunkt des reinen Lösungsmittels abziehen. Die meisten Tabellen der Gefrierpunktserniedrigungskonstanten geben auch den Gefrierpunkt - manchmal als Schmelzpunkt angegeben - des reinen Lösungsmittels an. Im Falle von Wasser beträgt der Gefrierpunkt 0ºC. Der Gefrierpunkt von 100 g Wasser mit 10 g Natriumchlorid beträgt daher 0 bis 6,36 oder -6,36ºC.