Pri akej teplote mrzne slaná voda? (T)

8. ročník | 2019/2020 | 4. kolo | Austrália a Antarktída
Kategória AB | Autor | Miriam Magočiová

Maximálny počet bodov: 10


Z bežného života ale i z fyziky vieme, že čistá voda tuhne pri 0 °C (pri tlaku 101~325 Pa). Taktiež vieme, že roztoky látok (napríklad solí, kyselín či zásad) tuhnú pri teplote nižšej ako 0 °C (pri rovnakom tlaku 101 325 Pa). Preto napríklad v zime solíme chodníky, pretože slaná voda mrzne pri nižšej teplote ako „normálna“ voda. Rozpustením látky, ktorá v rozpúšťadle (napr. vode) disociuje na častice, vzniká roztok, ktorý tuhne pri teplote nižšej než čisté rozpúšťadlo. Zníženie teploty tuhnutia roztoku nezávisí od typu rozpustených častíc, ale iba od ich počtu. Preto vieme túto metódu použiť pri určovaní molárnej hmotnosti danej rozpustenej látky kryoskopickou metódou. Táto metóda je založená na meraní teploty tuhnutia roztoku meranej látky, pričom poznáme presnú hmotnosť rozpustenej látky a jej látkové množstvo získame z teploty tuhnutia daného roztoku podľa vzťahu (1):

\(\textit{tt}_{čisté rozpúšťadlo} – tt_{roztok} = \textit{KK}·\textit{b},\)

kde ttčisté rozpúšťadlo je teplota, pri ktorej tuhne čisté rozpúšťadlo pri normálnom tlaku (t. j. 101 325 Pa), ttroztok je experimentálne nameraná hodnota teploty tuhnutia daného roztoku pri normálnom tlaku, KK je kryoskopická konštanta daného rozpúšťadla, b je molalita danej rozpustnej látky v roztoku.

Molalitu roztoku vypočítame ako podiel látkového množstva rozpustenej látky (v~jednotkách mol) k hmotnosti rozpúšťadla (v kilogramoch). Výhodou je, že molalita nezávisí od teploty na rozdiel od koncentrácie. Molalitu roztoku teda vypočítame podľa vzťahu (2):

\(\textit{b} = \textit{n}_{rozpustená látka}/\textit{m}_{rozpúšťadlo} \)

Metóda kryoskopie sa dá aplikovať len pre veľmi zriedené roztoky, teda tie, kde je koncentrácia rozpustenej látky blízka nule.

Urč kryoskopickú konštantu čistej vody pomocou experimentálnych dát závislosti teploty 10 % roztoku kuchynskej soli (roztok chloridu sodného vo vode z vodovodu) od času v mrazničke. Priprav si roztok 90 ml destilovanej vody a 10 g kuchynskej soli, schlaď ho na teplotu 23 °C a vlož ho do mrazničky. Pozorovaním zisti, po koľkých minútach zamrzol. Z tabuľky nižšie odčítaj teplotu a odtiaľ vypočítaj kryoskopickú konštantu vody. Nezabudni na diskusiu, prečo sa experimentálne nameraná konštanta líši od tabuľkovej hodnoty. Získané údaje spracuj vo forme grafu v tabuľkovom kalkulátore a na odhad použi polynomickú funkciu a zamysli sa nad spoľahlivosťou.


Prílohy

attach_fileSúbor k úlohe | tabulka.png


Diskusia

lock

Odosielanie riešení

Máš vyriešenú úlohu? Zaregistruj sa alebo prihlás sa do svojho konta pre odoslanie riešenia úlohy.