В. Понижение температуры замерзания

Вторым коллигативным свойством растворов является понижение температуры замерзания.

Кристаллы растворителя будут находиться в равновесии с раствором только тогда, когда давления насыщенного пара растворителя над кристаллами и над раствором одинаковы, т. е. когда кривая давления пара над кристаллами (кривая А₀В на рис. 25.1 имеет общую точку с соответствующей кривой испарения (точка A₀для чистого растворителя, точки А₁иА₂для растворов m₁ и m₂соответственно).

Как видно из рис. 25.1, температура замерзания раствора ниже температуры замерзания чистого растворителя. Понижение температуры замерзания пропорционально моляльной концентрации раствора m. Оно выражается для растворов неэлектролитов уравнением

ΔТ_зам. = К_зам.m,(25.4)

а для растворов электролитов уравнением

ΔТ_зам..= К_зам.im(25.5)

В этих уравнениях К_зам - криоскопическая постоянная растворителя, не зависящая от природы растворенного вещества. Для воды К_зам. = 1,86, для бензола К_зам. = 5,07, для циклогексана К_зам. = 20 . Криоскопическая постоянная выражается через удельную теплоту плавления чистого растворителя (Δh_пл.,0) и его температуру замерзания (Т_зам.,0) уравнением

(25.6)

На уравнении (25.6) основан криоскопический метод определения молярных масс нелетучих соединений.

Если при приготовлении раствора весовым методом массы растворенного вещества и растворителя (г) составляли g₁ и g₂, а молярная масса растворенного нелетучего вещества равна М₂, то g₂/M₂ - число молей растворенного вещества на g_i г растворителя. Число молей на 1000 г растворителя, т. е. моляльность раствора, можно рассчитать по формуле

.

Подставив это выражение в уравнение (9.19) и решив его относительно М₂, можно получить формулу для расчета молярной массы растворенного вещества по понижению температуры замерзания раствора

. (25.7)

Молярную массу растворенного вещества можно определить и эбулиоскопическим методом:

. (25.8)

но он используется реже, чем криоскопический, так как менее точен из-за возможного перегрева при кипении жидкости и из-за меньшей величины Е (и ΔТ_кип.) по сравнению с К_зам.(и ΔТ_зам.).