凝固点降低法测定相对分子质量

凝固点降低法测定相对分子质量

一、实验目的

1、了解凝固点降低法测定相对分子质量的原理，计算萘的相对分子质量；

2、掌握溶液凝固点的测定技术；

3、通过本实验加深对稀溶液依数性的理解。

二、实验原理

理想稀薄溶液具有依数性。凝固点降低就是依数性的一种表现。即对一定量的某溶剂，其理想稀薄溶液凝固点下降的数值只与所含溶质的粒子数目有关，而与溶质的特性无关。

1、凝固点降低法测相对分子质量的原理

假设溶质在溶液中不发生缔合和分解，也不与固态纯溶剂生成固溶体，则由热力学理论出发，可以导出理想稀薄溶液的凝固点降低∆T f 与溶质质量摩尔浓度m B 之间的关系：

ΔT f =T f * - T f = K f m B （1）

式中，T f *为纯溶剂的凝固点；T f 为溶液的凝固点；K f 为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，仅与溶剂性质有关；m B 为溶液中溶质B 的质量摩尔浓度。

若称取一定量的溶质W B (g)和溶剂W A (g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度m B 为：

由此可导出计算溶质摩尔质量M B 的公式

若已知K f ，测得 ∆T f ，便可用(3)式求得M B 。

2、凝固点测量原理

（1）纯溶剂的凝固点测量

纯溶剂的凝固点是其液相和固相共存时的平衡温度。若纯溶剂缓慢冷却，理论上得到的步冷曲线图1。实际实验过程中，纯溶剂缓慢冷却过程中常会发生过冷现象，液体的温度会降到凝固点以下，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。液体全部凝固后温度逐渐下降。如图2中纯溶剂步冷曲线。两种情况下，平行于横坐标的线所对应的温度值即为纯溶剂的凝固点T f *。

（2）溶液的凝固点测量

溶液的凝固点是该溶液的液相与纯溶剂的固相平衡共存的温度。对于稀溶液来说，由于溶剂析出后，剩余溶液的浓度逐渐增大，因而剩余溶液与溶剂固相平)2()(1013−⋅××=kg mol W M W m A B B B )3(103××∆=A f B f B W T W K M

衡的温度也在下降，即凝固点逐渐降低，冷却曲线不会出现“平阶”。若过冷太厉害或寒剂温度过低，此时温度不能回升到凝固点。此时可通过加速搅拌、控制过冷温度、加入晶种等控制过冷，同时需对测出的步冷曲线按图所示方法进行外推校正。

图1 纯溶剂理想步冷曲线图2 纯溶剂和溶液实际步冷曲线

三、仪器及试剂

1.仪器：数字式精密温差测量仪；凝固点测定仪；水银温度计；移液管（25

ml）。

2.药品: 萘（A R）；环己烷（A R）。

四、实验步骤

1、溶剂凝固点的测定

（1）用碎冰调节水温，使寒剂的温度始终保持在3.5℃左右，不要过低，以防出现过冷现象。

（2）用移液管移取25 ml 环己烷，加入洁净干燥的凝固点管中，并将凝固点管放入空气套管。

（3）将干燥洁净的搅拌器和感温探头插入凝固点管中，并确保三者之间无任何触碰。然后将它们一起移入寒剂。

（4）开启样品搅拌器，设置读数间隔为30秒，当溶剂温度降至7.5℃左右时，开始记录温差值，直到温度回升并稳定为止。记录稳定的温差值。

（5）重复测定3次，3次平均值作为纯溶剂的凝固点。

2、溶液凝固点的测定

（1）取出凝固点管，用手握住以使凝固的环己烷溶化。

（2）用分析天平称取0.1 g 左右的萘，加入凝固点管中，待其溶解后，用以上方法测定溶液的凝固点。当溶液温度降至6.5℃左右时，开始记录温

差值。

（3）重复3次，取平均值。

3、结束实验

实验完毕，清洗凝固点管，关闭仪器电源。

五、结果与讨论

1、由环己烷的密度，计算所取的环己烷的质量。

2、作纯溶剂步冷曲线和溶液步冷曲线，按图中所示方法分别求出纯溶剂和溶液的凝固点。

3、将实验数据列入表中。

4、由所得数据按公式（3）计算萘的相对分子质量，并计算与理论值的相对

误差。

六、实验注意事项

1. 搅拌速度的控制是做好本实验的关键，测量溶剂与溶液的凝固点时搅拌条件要完全一致。

2. 注意寒剂温度的控制，需时常搅拌寒剂以使其各部分温度均匀。寒剂温度过高会导致冷却太慢，过低则测不出正确的凝固点。

3. 读数时，需留心观察过冷时达到的最低温度。

七、思考题

1. 根据什么原则考虑加入溶质的量？太多或太少有什么影响？

2. 当溶质在溶剂过程中有解离、缔合，溶剂化和形成配合物时，对测定的结

果有何影响？

3. 空气套管的作用是什么？