Какова температура замерзания 1,5%-ного раствора хлорида натрия, если процент диссоциации соли в этом растворе

Для решения данной задачи нам необходимо использовать основные понятия колллоидной химии, такие как диссоциация и криоскопическая константа. Давайте начнем с определения этих понятий.

Расположение изложения.

Задача: Какова температура замерзания 1,5%-ного раствора хлорида натрия, если процент диссоциации соли в этом растворе составляет 84,5%?

Решение:

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать понятие коллоидной химии, а именно процент диссоциации, чтобы определить количество свободных частиц хлорида натрия.

Процент диссоциации выражает, какая часть молекул вещества диссоциировала или распалась на ионы в растворе. В данном случае, процент диссоциации хлорида натрия составляет 84,5%. То есть, 84,5% молекул хлорида натрия диссоциируют на натриевые и хлоридные ионы.

Так как мы имеем 1,5%-ный раствор хлорида натрия, это означает, что в 100 г раствора содержится 1,5 г хлорида натрия. Таким образом, мы можем рассчитать количество хлоридных и натриевых ионов в растворе.

Количество хлоридных ионов:
\[
\text{масса хлорида} \times \text{процент диссоциации} = 1,5 \, \text{г} \times 0,845 = 1,2675 \, \text{г}
\]

Количество натриевых ионов будет таким же, так как хлорид натрия диссоциирует на по одному натриевому и хлоридному иону.

Далее мы должны использовать понятие криоскопической константы, чтобы рассчитать изменение температуры замерзания раствора.

Криоскопическая константа (\(K_f\)) является характеристикой растворителя и определяется как количество градусов, на которое снижается температура замерзания раствора при добавлении одной моль диссоциировавшего вещества. В данной задаче, нам дано значение криоскопической константы воды (\(1,86 \, \text{К} \cdot \text{кг} \cdot \text{моль}^{-1}\)).

Известно, что изменение температуры замерзания раствора (\( \Delta T\)) связано с мольностью раствора (\(m\)) и криоскопической константой (\(K_f\)) следующим образом:

\[
\Delta T = K_f \cdot m
\]

Мольность раствора (\(m\)) можно рассчитать следующим образом:

\[
m = \frac{\text{количество частиц вещества}}{\text{масса растворителя}}
\]

Так как нам известно количество натриевых и хлоридных ионов в растворе (1,2675 г), а масса растворителя равна массе воды в растворе, мы можем рассчитать мольность раствора.

Масса воды в растворе можно рассчитать как разницу между массой раствора и массой хлорида натрия:

\[
\text{масса воды} = \text{масса раствора} - \text{масса хлорида} = 100 - 1,5 = 98,5 \, \text{г}
\]

Теперь, рассчитаем мольность раствора:

\[
m = \frac{1,2675 \, \text{г}}{98,5 \, \text{г}} = 0,01287 \, \text{моль/кг}
\]

Теперь, используя рассчитанное значение мольности раствора, мы можем найти изменение температуры замерзания раствора:

\[
\Delta T = K_f \cdot m = 1,86 \, \text{К} \cdot \text{кг} \cdot \text{моль}^{-1} \cdot 0,01287 \, \text{моль/кг} = 0,02395 \, \text{К} \approx 0,024 \, \text{К}
\]

Таким образом, температура замерзания 1,5%-ного раствора хлорида натрия составляет приблизительно 0,024 К (градусов Цельсия).

Кроме того, криоскопическая константа воды равна 1,86 К∙кг∙моль.