نقطه انجماد محلول ها
چکیده:
آخرین قسمت از مباحث مربوط به خواص کولیگاتیو بررسی نقطه انجماد محلول ها می باشد که در این درس به نکات پیرامون آن پرداخته شده است.
شرح درس:
با سرد شدن مایع، حرکت مولکول های آن بیش از پیش کند شده و سرانجام در دمای معینی انرژی جنبشی تعدادی از مولکول ها به اندازه ای کم می شود که نیروهای بین مولکولی می توانند آن ها را در یک شبکه بلوری نگه دارند. در این حالت انجماد آغاز می شود و مولکول های کم انرژی به تدریج در نقاطی از شبکه بلور قرار می گیرند.
به علت جدا شدن مولکول های کم انرژی از محلول، دمای مولکول های باقی مانده در محلول افزایش می یابد. به منظور ثابت نگه داشتن دمای محلول بایستی مقداری از گرمای آن گرفته شود. در نقطه انجماد، دمای سیستم مایع – جامد ثابت می ماند تا تمام مایع منجمد شود.
افزودن ماده حل شونده غیرفرار به مایع، موجب نزول نقطه انجماد می شود.
انجماد هر محلول آبی دارای حل شونده غیرفرار، در دمایی پایین تر از صفر درجه سانتیگراد رخ می دهد.
توجه: هرچه غلظت مولال یک محلول بیشتر باشد نزول نقطه انجماد بیشتر و نقطه انجماد پایین تر است.
در فرایند انجماد آب خالص تغییر آنتروپی مربوط به تبدیل آب به یخ منفی و نامساعد است در حالی که در فرایند انجماد محلول، تغییر آنتروپی مربوط به تبدیل محلول به یخ منفی تر و نامساعدتر می باشد. این امر سبب می شود فرایند انجماد محلول با میل کمتری صورت گرفته و نیاز به دماهای پایین داشته باشد. آب خالص در دمای صفر درجه سانتیگراد یخ می زند در حالی که محلول آب نمک در مقایسه با آب خالص نقطه انجماد پایین تری دارد. از این خاصیت در زمستان به منظور سرعت بخشیدن به ذوب شدن یخ ها در پیاده روها و سطح پوشیده از برف جاده ها استفاده می شود.
همچنین در رادیاتور خودروها به جای آب خالص، استفاده از مخلوط آب و ضدیخ (اتیلن گلیکول) توصیه می شود. در واقع از آنجا که محلول اتیلن گلیکول نسبت به آب خالص نقطه انجماد پایین تری دارد، در فصل زمستان دیرتر منجمد شده و از یخ زدن آب رادیاتور اتومبیل جلوگیری می کند.
برای محاسبه نقطه انجماد محلول ها بهتر است به نکات زیر توجه فرمایید:
١- ثابت نزول نقطه انجماد آب برابر با ١/٨٦- درجه سانتی گراد است.
٢- برای محلول های غیرالکترولیت نقطه انجماد از رابطه زیر تعیین می شود:
