알 수 없는 화합물을 결정 하는 동결 포인트 우울증

용액의 특정 특성은 솔테 분자와 용매 분자 간에 일어나는 상호 작용으로 인해 순수한 용매의 특성과 다릅니다. 이러한 변화를 나타내는 특성은 회고적 특성이라고 하며 증기 압력 강하, 비등점 고도, 동결 점 우울증 및 삼투압의 변화를 포함합니다. 이러한 특성은 입자의 ID가 아니라 용매에 용해된 입자 수에만 의존합니다. 이 경우 파티클은 이온 또는 분자로 정의됩니다. 이 실험은 동결 점 우울증의 속성에 초점을 맞추고.

특정 솔루트가 용매에 용해되면 다음 식은 true입니다.

ΔT = T_f° - T_f = K_fm

T_f°및T_f 용어는 각각 순수 용매 및 용액의 동결 점 온도를 지칭한다. 용어 "m"은 용매 의 1,000 g 당 솔직의 두더지의 수로 정의되는 용액의 당모를 나타냅니다. 이 수량은 온도 의존성이 아니기 때문에 어금니가 아닌 사용됩니다. 상수,_Kf는동결점-우울증 상수라고 하며 용매에만 의존한다. 온도의 변화는 또한 용액의 솔루트 입자의 수에 따라 달라집니다 - 더 많은 입자가 존재할수록 온도의 변화가 커집니다. 이러한 이유로 이전 방정식은 다음과 같이 작성된 경우가 있습니다.

T_f° - T_F = K_fim

여기서 = 용해하는 수식 단위당 생성된 단골 입자의 개수입니다. 전해질을 포함하는 용액에서 각 이온은 입자로 간주됩니다.

이 실험은 실온에서 액체인 유기 화합물인 사이클로헥산을 용매로 사용합니다. 알 수 없는 화합물은 비 이온 유기 분자; 따라서, 나는 1과 같습니다. 이 알려지지 않은 화합물의 분자량은 사이클로헥산 화합물의 용액의 동결점을 관찰하고 순수한 사이클로헥산의 동결 지점에 비교하여 결정될 수 있다.

화합물 사이클로헥산은 약 6°C의 융점(또는 동결점)을 갖는다. 얼음 욕조의 얼어 붙은 지점을 통해 실온에서 냉각으로 순수한 사이클로헥산의 일련의 온도를 얻을 수 있습니다. 이러한 온도는 시간의 함수로 플롯됩니다. 마찬가지로, 사이클로헥산에 용해된 알 수 없는 화합물의 용액의 온도는 동결지점까지 냉각될 때 얻어지며, 이는 또한 플롯된다. 플롯은 그림 1의플롯과 유사하게 보입니다. T_f°및 T_f 값은 도시된 바와 같이 추정될 수 있다. 도 1b에서용액이 동결될 때 온도가 완전히 일정하게 유지되지 않습니다. 용액의 동결점은 먼저 동결되기 시작하고 온도 시간 곡선의 경사의 변화에 의해 그래픽으로 표시되는 지점입니다.

용액의 molality, m, 솔트의 어금니 질량의 관점에서 표현 될 수있다 :

이 표현을 동결점 우울증(i = 1)에 대한 방정식으로 대체하면 다음을 얻을 수 있습니다.

어금니 질량을 해결하기 위해 재배열, 획득 :

물질의 분자량(amu)은 어금니 질량과 동일한 수치 값을 가지고 있습니다.

알 수 없는 물질은 다음 화합물 중 하나입니다.:

• 비페닐 (C₁₂H₁₀₎
• 2-브로모클로로벤젠 (C₆H₄BrCl)
• 나프탈렌 (C₁₀H₈₎
• 안트라신 (C₁₄H₁₀₎
• 1,4-디브로모벤젠 (C₆H₄Br₂₎

그림 1. 도 1a는 순수한 용매에 대한 T_f°의측정을 위한 시간의 함수로서 온도의 플롯이다. 도 1b는 용액에 대한 T_f의 결정에 대한 시간의 함수로서 온도의 플롯이다.

분배된 사이클로헥산의 질량을 계산할 수 있다. 사이클로헥산의 밀도는 0.779 g/mL입니다.

T_f°및 T_f의 값을 플롯에서 결정할 수 있습니다.

어금니 질량, 따라서 분자량, 알 수 없는 화합물의 또한 계산될 수 있다. 사이클로헥산의 경우, K_f = 20.2°C kg/몰의 솔트.

어금니 질량 = 134 g/mol

분자량 = 134 amu

가능한 화합물의 분자량은 다음과 같습니다.

• 비페닐에 대한 154.21 부뮤
• 191.46 2-브로모클로로벤젠에 대한 무
• 128.17 나프탈렌에 대한 부
• 178.23 안트라신에 대한 부뮤
• 235.90 1,4-디브로모벤젠에 대한 무명

알 수 없는 화합물의 분자량에 대해 실험적으로 결정된 값은 냅탈렌에 대한 문헌 값에 가장 가깝다.

백분율 오류를 계산할 수 있습니다.

% 오차 = 4.55%

아마도 동결 점 우울증의 현상의 가장 눈에 띄는 응용 프로그램은 도로와 보도가 얼음이될 때 겨울 개월 동안 발생하고, 소금은 미끄러운 표면을 치료하는 데 사용됩니다. 소금이 얼음과 섞이면 물의 동결점이 우울하여 얼음이 더 낮은 온도에서 녹습니다. 동결점 우울증의 정도는 용액의 입자 수에 의존하기 때문에 염화칼슘(CaCl_2)과같은 분유 단위당 3개의 이온을 방출하는 염은 이러한 목적을 위해 종종 활용된다. 아이스크림 제조 업체는 또한 소금과 얼음이 혼합 될 때 발생하는 동결 포인트 우울증을 사용합니다. 크림의 동결 점은 0 °C 보다 훨씬 낮으며, 특히 아이스크림을 만드는 데 사용되는 설탕 및 기타 재료와 결합 될 때 특히. 이러한 이유로, 얼음과 암염은 내부 용기에 동봉된 혼합물을 동결시킬 만큼 낮은 온도를 달성하기 위해 아이스크림 제조업체의 외부 용기에 결합된다.

화학자는 고체 유기 화합물의 분석에 동결 점 우울증의 현상을 악용. 화학 합성으로부터고체 생성물의 순도는 종종 물질의 융점(이론적으로, 동결점과 동일)을 측정하여 결정된다. 화합물에 불순물이 존재하는 경우 관찰된 융점은 예상보다 낮습니다. 이는 고체가 녹기 시작하면 불순물이 화합물의 액체 형태로 용해되는 솔루트역할을 하기 때문에 발생합니다. 따라서, 화합물의 용융, 또는 동결, 소는 우울하다.

제약 산업은 치료제의 합성으로 이어지는 반응에 많은 양의 유기 용매를 사용합니다. 이 용매는 환경에 유해한 액체 폐기물의 상당한 양을 만듭니다. 때때로, 합성에서 용매에 대한 필요성을 제거하기 위해 동결 점 우울증 현상을 활용할 수 있습니다. 반응에 관여하는 고체 반응제가 함께 분쇄되면 두 화합물의 용융(또는 동결) 점이 낮아집니다. 두 화합물은 각각 매우 낮은 융점이있는 경우, 쌍은 실제로 그들이 함께 접지 할 때 실온에서 액체가되어 분자가 서로 상호 작용하여 반응이 발생할 수 있습니다. 이러한 용매없는 공정은 유해 물질의 사용 및 생성을 줄이거나 제거하는 화학 적 절차를 의미하는 "녹색"화학의 예입니다.