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1、凝固点降低法测分子量,蔡跃鹏,华南师范大学物理化学研究所,2011年11月8日,一、实验目的 二、预习要求三、实验原理四、仪器药品,2,内容概要,五、实验步骤六、注意事项七、数据处理八、思考问题,一.实验目的,3,1.测定环己烷的凝固点降低值，计算萘的分子量。,2.掌握溶液凝固点的测定技术。,3.技能要求：掌握冰点降低测定管、数字温差仪的使 用方法，实验数据的作图处理方法。,二、预习要求,1.了解凝固点降低法测分子量的原理。,2.了解测定凝固点的方法。,3.熟悉温差测量仪的使用。,4,三、实验原理,1、凝固点降低法测分子量的原理 化合物的分子量是一个重要的物理化学参数。用凝固点降低法测定物质的
2、分子量是一种简单而又比较准确的方法。稀溶液有依数性，凝固点降低是依数性的一种表现。稀溶液的凝固点降低（对析出物是纯溶剂的体系）与溶液中物质的摩尔分数的关系式为：,5,Tf=Tf*-Tf=KfmB(1),*式中，Tf*为纯溶剂的凝固点，Tf为溶液的凝固点，mB为溶液中溶质B的质量摩尔浓度，Kf为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。,6,已知某溶剂的凝固点降低常数Kf,并测得溶液的凝固点降低值T，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:,将(2)式代入(1)式，则：,(2),(3),7,因此，只要称得一定量的溶质（WB）和溶剂（
3、WA）配成一稀溶液，分别测纯溶剂和稀溶液的凝固点，求得Tf，再查得溶剂的凝固点降低常数，代入(3)式即可求得溶质的摩尔质量。,*当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时，不适用上式计算，一般只适用于强电解质稀溶液。,2、凝固点测量原理,纯溶剂的凝固点是它的液相和固相共存时的平衡温度。若将纯溶剂缓慢冷却，理论上得到它的步冷曲线如图中的 A,但,8,但实际的过程往往会发生过冷现象，液体的温度会下降到凝固点以下，待固体析出后会慢慢放出凝固热使体系的温度回到平衡温度，待液体全部凝固之后，温度逐渐下降，如图中的B。图中平行于横坐标的CD线所对应的温度值即为纯溶剂的凝固点 Tf*。溶液的凝固
4、点是该溶液的液相与纯溶剂的固相平衡共存的温度。溶液的凝固点很难精确测量，当溶液逐渐冷却时，其步冷曲线与纯溶剂不同，如图中III、IV。由于有部分溶剂凝固析出，使剩余溶液的浓度增大，因而剩余溶液与溶剂固相的平衡温度也在下降，冷却曲线不会出现“平阶”，而是出现一转折点，该点所对应的温度即为凝固点（III曲线的形状）。当出现过冷时，则出现图IV的形状，此时可以将温度回升的最高值近似的作为溶液的凝固点。,在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度的变化，才能准确测定溶液的凝固点。若过冷太甚，溶剂凝固越多，溶液的浓度变化太大，就会出现图中 V 曲线的形状，使测量值偏低。在过程中可通过加速搅拌、控制
5、过冷温度，加入晶种等控制冷,同时需要按照图中曲线V所示的方法校正。,9,3、测量过程中过冷的影响,四、仪器药品,10,SWC-LG 凝固点测定仪1套;数字贝克曼温度计;普通温度计(050);移液管(50mL)1只；洗耳球；精密温度计、分析天平、台秤、烧杯;纯萘环己烷（分析纯）20mL移液管一支碎冰,1.贝克曼温度计；2.内管搅棒；3.投料支管；4.冷冻管；5.空气套管;6.寒剂搅棒；7.冰槽；8.温度计。,图 凝固点测定仪,11,五、实验步骤,12,1、接好传感器,插入电源。,2、打开电源开关，温度显示为实时温度，温差显示为以20度 为基准的差值（但在10度以下显示的是实际温度）。,3、锁定基
6、温选择量程：将传感器插入水浴槽，调节寒剂温度 低于测定溶液凝固点的2-3度，此实验寒剂温度为度，然后将空气套管插入槽中，按下锁定键。,4、用20ml移液管准确移取20ml 环己烷加入凝固点测定试管中，橡胶塞塞紧，插入传感器。,5、将凝固点试管直接插入寒剂槽中，观察温差，直至温度显 示稳定不变，此时温度就是环己烷的初测凝固点。,13,6、取出凝固点测定试管，用掌心加热使环己烷熔化，再次 插入寒剂槽中，缓慢搅拌，当温度降低到高于初测凝固 点的0.5度时，迅速将试管取出、擦干，插入空气套管中，记录温度显示数值。每15秒记录一次温度。,8、溶液凝固点测定：称取0.15-0.20 g 萘片加入凝固点测定
7、试 管，待完全溶解后，重复以上6、7、8步骤。,*搅拌速度调节：刚开始缓慢搅拌，在温度低于初测凝固点时，加速搅 拌，待温度上升时，又恢复缓慢搅拌。,7、重复第6步平行再做2次。,9、实验结束，拔掉电源插头。,14,六、注意事项,1、在测量过程中，析出的固体越少越好，以减少溶液浓度 的变化，才能准确测定溶液的凝固点。若过冷太甚，溶 剂凝固越多，溶液的浓度变化太大，使测量值偏低。在 过程中可通过加速搅拌、控制过冷温度，加入晶种等控 制过冷度。,2、搅拌速度的控制和温度温差仪的粗细调的固定是做好本 实验的关键，每次测定应按要求的速度搅拌，并且测溶 剂与溶液凝固点时搅拌条件要完全一致。温度-温差仪的
8、粗细调一经确定，整个实验过程中不能再变。,3、纯水过冷度约0.71(视搅拌快慢)，为了减少过冷度，而加入少量晶种，每次加入晶种大小应尽量一致。,15,4、冷却温度对实验结果也有很大影响，过高会导致冷却太 慢，过低则测不出正确的凝固点。,*实验关键：,1、搅拌速率。,2、冰水浴寒剂温度控制，测环己烷控制在4.5-3.5 度左右，要搅拌，温度均匀；测环己烷+萘，寒剂控制在2.5-1.5 度左右，搅拌均匀。,3、精测的开始温度控制在粗测凝固点以上的0.5 度左右。如7.1度，5.0度开始。,4、每15秒测定一次温度数据，大概测定时间在10分钟以内。,5、每个凝固点测定3次，共6次，凝固点求平均值，再
9、求凝固 点的降低。,16,七、数据处理,17,1、当溶质在溶液中有离解、缔合和生成配合的情况时，对其摩尔质量的测定值有何影响？,八、思考问题,18,由于凝固点下降公式是对于理想溶液和浓度很小的稀溶液，要求溶质在溶剂中只存在一种形式，如果溶质有解离，缔和，溶剂化和形成配合物时，那么溶液中溶质的浓度就变了，公式中溶质的质量摩尔浓度也变了，必然影响测定结果。一般解离使结果变大，缔和使结果变小，由于溶质出现这种情况，凝固点下降公式已不适用，所以测定结果没有意义。,2、根据什么原则考虑溶质的用量？太多或太少对测量结果 有何影响？,根据稀溶液依数性范围确定，太多不符合稀溶液，太少凝固点下不明显。,3、用凝固点降低法测定摩尔质量，选择溶剂时应考虑哪些 因素？,首先要能很好的溶解溶质，当溶质在溶液里有解离、缔合、溶剂化或形成配合物等情况时不适用，一般只适用于强电解质稀溶液。其次凝固点不应太高或太低，应在常温下易达到。如：水、苯、环己烷等。,19,
