凝固点降低法测定相对分子质量

1、凝固点降低法测定相对分子质量第1页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一实验目的掌握用凝固点降低法测定萘的分子量的原理和方法。通过实验进一步理解稀溶液依数性的理论。学会正确使用数字贝克曼温度计。 第2页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一实验原理稀溶液的依数性凝固点降低原理实验测量原理第3页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一稀溶液的依数性一、溶液的蒸气压下降p = poxB poMAbB = KbB二、溶液的沸点升高Tb = kbbB三、溶液的凝固点降低Tf = kfbB四、溶液的渗透压力 = cBRT 第4页，共21页，2022年，5月2

2、0日，8点59分，星期一利用溶液的沸点升高和凝固点降低都可以测定溶质的相对分子质量，但通常都用凝固点降低法。原因：Kf KbTb Tf第5页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一凝固点降低原理 含非挥发性溶质的二组分稀溶液（当溶剂与溶质不生成固溶体时）的凝固点将低于纯溶剂的凝固点。这是稀溶液的依数性质之一，当指定了溶剂的种类和数量后，凝固点降低值取决于所含溶质分子的数目，即溶剂的凝固点降低值与溶液的浓度成正比。第6页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一 这就是稀溶液的凝固点降低公式。 式中：T0为溶剂的凝固点；T为溶液的凝固点；Kf为质量摩尔凝固点降低常数，简

3、称为凝固点降低常数；m 为溶质的质量摩尔浓度。因为所以（1）式可改为式中：M为溶质的摩尔质量（单位为gmol-1）；g和W分别表示溶质和溶剂的质量（单位为g） 第7页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一如已知溶剂的凝固点值，则可通过实验求出T值，利用（2）式求溶质的相对分子质量。需要注意，如溶质在溶液中发生解离或缔合等情况，则不能简单地应用公式（2）加以计算。浓度稍高时，已不是稀溶液，致使测得的相对分子质量随浓度的不同而变化。为了获得比较准确的分子量数据，常用外推法，即以（2）式中所求得的相对分子质量为纵坐标，以溶液浓度为横坐标作图，外推至浓度为零而求得较准确的相对分子质量数

4、值。实验测量原理第8页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一凝固点是指在一定压力下，固液两相平衡共存的温度。 理论上，在恒压下对单组分体系只要两相平衡共存就可达到这个温度。实际上，只有固相充分分散到液相中，也就是固液两相的接触面相当大时，平衡才能达到。例如将冷冻管放到冰浴后温度不断下降，达到凝固点后，由于固相是逐渐析出的，当凝固热放出速度小于冷却速度时，温度还可能不断下降，因而使凝固点的确定较为困难。为此，可先使液体过冷，然后突然搅拌。这样，固相骤然析出就形成了大量微小结晶，保证了两相的充分接触。实验的关键是凝固点的精确测量第9页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，

5、星期一冷却曲线 图b：部分溶剂凝固后，剩余溶液的浓度逐渐增大，平衡温度也要逐渐下降。如果溶液的过冷程度不大，可以将温度回升的最高值作为溶液的凝固点。图中c：若过冷太甚，凝固的溶剂过多，溶液的浓度变化过大，所得凝固点偏低，必将影响测定结果。因此实验操作中必须注意掌握体系的过冷程度。图a：上述方法可使得凝固点的测定变得容易进行。纯溶剂的凝固点相当于冷却曲线中的水平部分所指的温度。第10页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一药品仪器1.凝固点测定仪2.温度计（050） 3.吸耳球4.秒表5.萘（A.R）6.环己烷（A.R）7.数字贝克曼温度计第11页，共21页，2022年，5月20

6、日，8点59分，星期一测量装置测量装置示意图A：冷冻管B：贝克曼温度计C，D：搅拌器E：外套管F：冰水浴G：温度计第12页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一实验步骤安装仪器，调节冰浴槽溶液凝固点的测定（步冷曲线法）安装数字贝克曼温度计环己烷的凝固点的测定（步冷曲线法）第13页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一本实验采用环己烷作溶剂，萘作溶质，用连续记录时间温度法（步冷曲线法），作图外推确定凝固点。1安装仪器。取自来水注入冰浴槽中，然后加入冰屑以保持水温在3-3.5左右。实验内容第14页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一2纯环己烷的凝固

7、点的测定：用移液管取40ml环己烷注入冷冻管中，并把冷冻管插入作为空气浴的外套管中（注意：勿使冷冻管外壁与外套管相接触），均匀缓慢的搅拌以每1-2秒钟一次为宜，注意温度的变化。开动秒表，每20秒钟记录温度一次，达到凝固点后每2-3分钟记录一次。做完一次以后，取出冷冻管用手温热之，使析出的结晶全部融化，按上述方法再测定二次。第15页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一3溶液凝固点的测定：取出冷冻管，用手温热之，使环己烷结晶融化。精确称取0.1-0.15g萘。然后投入到冷冻管内的溶剂中，防止粘着于管壁、温度计或搅拌器上。待萘全部溶解后，按上述方法，测定溶液的冷却曲线。重复三次。第

8、16页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一实验数据记录实验日期： ；气压： kPa 环己烷的密度： = 0.7971 103 0.8879t (kg m-3) ；Kf = 20Kmol-1kg。物质质量凝固点凝固点降低溶质分子量溶剂（环己烷）1平均值23溶质（萘）1平均值23第17页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一数据处理1.计算环己烷的质量；2.作时间-温度图，外推法求T；3.计算萘的相对分子质量；4.查阅文献值。文献值：萘的相对分子质量：128.17第18页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一实验结果与讨论结果：实测值为M=计算实验偏差：分析产生偏差的原因：有何建议与想法？第19页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一注意事项1.实验所用的内套管必须洁净、干燥；2.过冷程度不能太大；3.加样时防止样品粘着于管壁、温度计或搅拌器上；4.温度控制在要求范围内；5.搅拌需充分，但搅拌时勿使搅拌器与温度计或管壁相触；6.结晶必须完全熔化。 第20页，共21页，2022年，5月20日，8点59分，星期一思考题 1.凝固点降低法测相对分子质量公式，在什么条件下才能适用？