Температура замерзания разбавленных растворов

Жидкость замерзает при той температуре, при которой давление насыщенного пара над ней такое же, как над кристаллами этого вещества. Так как давление насыщенного пара растворителя над раствором всегда меньше, чем над чистым растворителем, то разбавленный раствор будет замерзать при более низкой температуре, чем растворитель. Для таких растворов Рауль нашел, что понижение температуры замерзания раствора пропорционально его моляльности:

где Δ t — понижение температуры замерзания раствора, равное разности температур замерзания растворителя (t ₀) и раствора (t); Δ t = t₀ - t; b — моляльность раствора; K — константа, называемая молярным понижением точки замерзания растворителя или криоскопической постоянной. Она численно равна понижению температуры замерзания раствора, содержащего 1 моль растворенного вещества на 1 кг растворителя, если свойства разбавленного раствора сохраняются до этой концентрации. Величина К зависит от природы растворителя и не зависит от природы растворенного вещества, если его молекулы не диссоциируют и не ассоциируют. Так как массы навесок растворенного вещества m ₂ и растворителя т₁ чаще выражаются в граммах, то

,

где М₂ — молярная масса растворенного вещества. Подставив это выражение в формулу (IV, 15), получим:

Это уравнение применяется для вычисления Δ t. Если же понижение температуры замерзания определено на опыте, то соотношение (IV, 16) может быть использовано для вычислений относительной молекулярной массы растворенного вещества (криоскопический метод).

При помощи этого уравнения экспериментально находится криоскопическая постоянная. В этом случае определяют Δ t для нескольких растворов различного состава и из вычисленных значений К берется средняя величина. Криоскопическая постоянная теоретически может быть вычислена из физических свойств растворителя с помощью формулы

где R — газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль • /С); Т₀— температура замерзания растворителя в Кельвинах; l _пл — удельная теплота плавления растворителя (Дж/кг), K в К • кг/моль.