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?Tf 与溶质质量摩尔浓度mB 之间的关系：（1）Tf=T f* - Tf = K fBm式中，Tf* 为纯溶剂的凝固点； Tf 为溶液的凝固点； Kf 为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数，仅与溶剂性质有关； mB 为溶液中溶质 B 的质量摩尔浓度。若称取一定量的溶质WB(g)和溶剂 W A (g)，配成稀溶液，则此溶液的质量摩尔浓度 mB 为：WB103 (mol ?kg - 1)(2)mB =MBWA由此可导出计算溶质摩尔质量MB 的公式M B = K fWB103(3)?TfWA若已知 Kf ，测得?Tf ，便可用 (3)式求得 MB 。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Tf* 。（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。凝固点物质质量 (g)凝固点降低值环己烷测量值平均值12萘31234、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？