凝固点降低法测定相对分子质量.ppt
凝固点降低法测定相对分子质量,苏州科技学院化学与生物工程学院化学化工实验中心,实验目的,掌握用凝固点降低法测定萘的分子量的原理和方法。通过实验进一步理解稀溶液依数性的理论。学会正确使用数字贝克曼温度计。,实验原理,稀溶液的依数性凝固点降低原理实验测量原理,稀溶液的依数性,一、溶液的蒸气压下降p=poxB poMAbB=KbB二、溶液的沸点升高Tb=kbbB三、溶液的凝固点降低Tf=kfbB四、溶液的渗透压力=cBRT,利用溶液的沸点升高和凝固点降低都可以测定溶质的相对分子质量，但通常都用凝固点降低法。原因：Kf KbTb Tf,凝固点降低原理,含非挥发性溶质的二组分稀溶液（当溶剂与溶质不生成固溶体时）的凝固点将低于纯溶剂的凝固点。这是稀溶液的依数性质之一，当指定了溶剂的种类和数量后，凝固点降低值取决于所含溶质分子的数目，即溶剂的凝固点降低值与溶液的浓度成正比。,这就是稀溶液的凝固点降低公式。式中：T0为溶剂的凝固点；T为溶液的凝固点；Kf为质量摩尔凝固点降低常数，简称为凝固点降低常数；m 为溶质的质量摩尔浓度。,因为,所以（1）式可改为,式中：M为溶质的摩尔质量（单位为gmol-1）；g和W分别表示溶质和溶剂的质量（单位为g）,如已知溶剂的凝固点值，则可通过实验求出T值，利用（2）式求溶质的相对分子质量。需要注意，如溶质在溶液中发生解离或缔合等情况，则不能简单地应用公式（2）加以计算。浓度稍高时，已不是稀溶液，致使测得的相对分子质量随浓度的不同而变化。为了获得比较准确的分子量数据，常用外推法，即以（2）式中所求得的相对分子质量为纵坐标，以溶液浓度为横坐标作图，外推至浓度为零而求得较准确的相对分子质量数值。,实验测量原理,凝固点是指在一定压力下，固液两相平衡共存的温度。理论上，在恒压下对单组分体系只要两相平衡共存就可达到这个温度。实际上，只有固相充分分散到液相中，也就是固液两相的接触面相当大时，平衡才能达到。例如将冷冻管放到冰浴后温度不断下降，达到凝固点后，由于固相是逐渐析出的，当凝固热放出速度小于冷却速度时，温度还可能不断下降，因而使凝固点的确定较为困难。为此，可先使液体过冷，然后突然搅拌。这样，固相骤然析出就形成了大量微小结晶，保证了两相的充分接触。,实验的关键是凝固点的精确测量,冷却曲线,图b：部分溶剂凝固后，剩余溶液的浓度逐渐增大，平衡温度也要逐渐下降。如果溶液的过冷程度不大，可以将温度回升的最高值作为溶液的凝固点。图中c：若过冷太甚，凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，所得凝固点偏低，必将影响测定结果。因此实验操作中必须注意掌握体系的过冷程度。,图a：上述方法可使得凝固点的测定变得容易进行。纯溶剂的凝固点相当于冷却曲线中的水平部分所指的温度。,药品仪器,1.凝固点测定仪2.温度计（050）3.吸耳球4.秒表5.萘（A.R）6.环己烷（A.R）7.数字贝克曼温度计,测量装置,测量装置示意图,A：冷冻管B：贝克曼温度计C，D：搅拌器E：外套管F：冰水浴G：温度计,实验步骤,安装仪器，调节冰浴槽,溶液凝固点的测定（步冷曲线法）,安装数字贝克曼温度计,环己烷的凝固点的测定（步冷曲线法）,本实验采用环己烷作溶剂，萘作溶质，用连续记录时间温度法（步冷曲线法），作图外推确定凝固点。1安装仪器。取自来水注入冰浴槽中，然后加入冰屑以保持水温在3-3.5左右。,实验内容,2纯环己烷的凝固点的测定：用移液管取40ml环己烷注入冷冻管中，并把冷冻管插入作为空气浴的外套管中（注意：勿使冷冻管外壁与外套管相接触），均匀缓慢的搅拌以每1-2秒钟一次为宜，注意温度的变化。开动秒表，每20秒钟记录温度一次，达到凝固点后每2-3分钟记录一次。做完一次以后，取出冷冻管用手温热之，使析出的结晶全部融化，按上述方法再测定二次。,3溶液凝固点的测定：取出冷冻管，用手温热之，使环己烷结晶融化。精确称取萘。然后投入到冷冻管内的溶剂中，防止粘着于管壁、温度计或搅拌器上。待萘全部溶解后，按上述方法，测定溶液的冷却曲线。重复三次。,实验数据记录,实验日期：；气压：kPa 环己烷的密度：=0.7971 103 0.8879t(kg m-3)；Kf=20Kmol-1kg。,数据处理,1.计算环己烷的质量；2.作时间-温度图，外推法求T；3.计算萘的相对分子质量；4.查阅文献值。文献值：萘的相对分子质量：128.17,实验结果与讨论,结果：实测值为M=计算实验偏差：分析产生偏差的原因：有何建议与想法？,注意事项,1.实验所用的内套管必须洁净、干燥；2.过冷程度不能太大；3.加样时防止样品粘着于管壁、温度计或搅拌器上；4.温度控制在要求范围内；5.搅拌需充分，但搅拌时勿使搅拌器与温度计或管壁相触；6.结晶必须完全熔化。,思考题,1.凝固点降低法测相对分子质量公式，在什么条件下才能适用？2.在冷却过程中，冷冻管内固液相之间和寒剂之间，有哪些热交换？它们对凝固点的测定有何影响？3.当溶质在溶液中有离解、缔合和生成络合物的情况时，对相对分子质量测定值的影响如何？4.影响凝固点精确测量的因素有哪些？,
