Il punto di congelamento di una soluzione è una proprietà colligativa, ossia una proprietà collegata al numero di particelle di soluto contenute nella soluzione. Tale caratteristica consente di determinare il peso molecolare di una sostanza che, aggiunta a un solvente, determina l’abbassamento del punto di congelamento.
Occorrente
Sostanza incognita
Bicchiere da 1000 ml
Bicchiere da 200 ml
Provettone pyrex con diramazione laterale da un litro
Tappo di gomma per chiudere la diramazione laterale
Contenitore per il provettone
Miscela frigorifera
Tappo forato a due fori
Termometro
Agitatori
Pinze metalliche
Sostegno e morsetto
Il peso molecolare di un soluto può essere determinato usando l’innalzamento ebullioscopico o l’abbassamento crioscopico. Una quantità nota di soluto viene aggiunta ad una quantità nota di solvente e viene quindi misurata la variazione risultante del punto di ebollizione oppure, come nel nostro caso, del punto di congelamento. Per iniziare pesa in un recipiente 99 grammi di una sostanza incognita, non ionica.
In un altro recipiente pesa 669 grammi di acqua. Prepara poi il bagno frigorifero. Versa con cura l’acqua nel provettone, introduci in esso il termometro e l’agitatore. A questo punto introduci con cura la sostanza incognita attraverso la diramazione del provettone. Tappa il provettone e agita per portare in soluzione la sostanza. Immergi il provettone nel bagno frigorifero e fissalo al sostegno. Registra la temperatura di congelamento.
Supponiamo che il punto di congelamento della soluzione venga rilevato alla temperatura di -0,96°C. La variazione del punto di congelamento è data, pertanto, da: (Temperatura di congelamento dell’acqua – Temperatura di congelamento della soluzione) = 0 °C – (- 0,96 °C) = 0,96 °C. Per determinare il peso molecolare della sostanza incognita devi calcolare la molalità della soluzione. Applica la seguente relazione: Temperatura di congelamento dell’acqua – Temperatura di congelamento della soluzione = m x 1,86 dove m è la molalità della soluzione e 1,86 è la costante crioscopica dell’acqua.
Di conseguenza: m = 0,96/1,86 = 0,156 moli di soluto/ kg solvente. A questo punto devi calcolare le moli contenute in 669 grammi di acqua. A tale scopo imposta la proporzione: X: 669 = 0,516: 1000 da cui eseguendo i calcoli si ottiene X = 0,345 moli. applicando quindi la formula: moli = grammi / peso molecolare (PM) puoi ricavare il peso molecolare PM = grammi/ moli = 99 / 0,345 = 287 g/mol. Il peso molecolare della sostanza incognita è, pertanto, 287 g/mol.