文档介绍：实验四凝固点降低法测定分子量
1 实验目的
(1) 测定水的凝固点降低值,计算脲素的分子量。
(2) 掌握固点降低法测分子量的原理。
(3) 掌握贝克曼温度计的使用方法。
 
2 实验原理
物质的摩尔质量是一个重要的物理化学数据,其测定方法有许多种。凝固点降低法测定物质的摩尔质量是一个简单而比较准确的测定方法,在实验和溶液理论的研究方面都具有重要意义。
当稀溶液凝固析出纯固体溶剂时,则溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点,其降低值与溶液的质量摩尔浓度成正比。即
ΔT=Tf* - Tf = KfmB (1)
式中,
Tf*—纯溶剂的凝固点
Tf —溶液的凝固点
mB —溶液中溶质B的质量摩尔浓度
Kf ——溶剂的质量摩尔凝固点降低常数,它的数值仅与溶剂的性质有关。表2-1给出了部分溶剂的凝固点降低常数值。
表1-1 几种溶剂的凝固点降低常数值
溶剂
水
醋酸
苯
环己烷
环己醇
萘
三溴甲烷
T*f/K

Kf/(K·kg·mol-1)

20

若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂WA(g),配成稀溶液,则此溶液的质量摩尔浓度mB为
(2)
式中,MB为溶质的分子量。将(2)式代入(1)式,整理得:
(3)
若已知某溶剂的凝固点降低常数Kf值,通过实验测定此溶液的凝固点降低值ΔT,即可计算溶质的分子量MB。
通常测凝固点的方法是将溶液逐渐冷却,但冷却到凝固点,并不析出晶体,往往成为过冷溶液。然后由于搅拌或加入晶种促使溶剂结晶,由结晶放出的凝固热,使体系温度回升,当放热与散热达到平衡时,温度不再改变。此固液两相共存的平衡温度即为溶液的凝固点。但过冷太厉害或寒剂温度过低,则凝固热抵偿不了散热,此时温度不能回升到凝固点,在温度低于凝固点时完全凝固,就得不到正确的凝固点。从相律看,溶剂与溶液的冷却曲线形状不同。对纯溶剂两相共存时,自由度
f*=1-2+1=0,冷却曲线出现水平线段,其形状如图1-1(1)所示。对溶液两相共存时,自由度f*=2-2+1=1,温度仍可下降,但由于溶剂凝固时放出凝固热,使温度回升,但回升到最高点又开始下降,所以冷却曲线不出现水平线段,如图1-1(2)所示。由于溶剂析出后,剩余溶液浓度变大,显然回升的最高温度不是原浓度溶液的凝固点,严格的做法应作冷却曲线,并按图1-1(2)中所示方法加以校正。但由于冷却曲线不易测出,而真正的平衡浓度又难于直接测定,实验总是用稀溶液,并控制条件使其晶体析出量很少,所以以起始浓度代替平衡浓度,对测定结果不会产生显著影响。
图-1  溶剂与溶液的冷却曲线
本实验测纯溶剂与溶液凝固点之差,由于差值较小,所以测温需用较精密仪器,本实验使用贝克曼温度计。
 
3 仪器药品
  凝固点测定仪 1套烧杯 2个
贝克曼温度计 1只放大镜 1个
普通温度计(0℃~50℃) 1只压片机 1个
移液管(50mL) 1只
脲素粗盐
冰
4 实验步骤
  (1) 调节贝克曼温度计
℃时,使水银柱高度距顶端1℃~2℃为宜,调节方法请参阅第Ⅱ部分