Dans un mélange de solide et de liquide, ou de deux liquides, le composant principal représente le solvant et le composant mineur représente le soluté. La présence du soluté induit le phénomène de dépression du point de congélation dans le solvant, où le point de congélation du solvant dans le mélange devient inférieur à celui du solvant pur. La dépression du point de congélation est calculée en fonction du delta (T) = Km, où K représente la constante de dépression du point de congélation du solvant et m la molalité de la solution. La molalité, dans ce cas, représente les moles de particules de soluté par kilogramme de solvant. Les chimistes déterminent les moles de particules de soluté en divisant la masse du soluté par son poids moléculaire, déterminé par l'addition des masses atomiques de tous les atomes de sa formule chimique.
Identifiez le soluté et le solvant dans le mélange. Par définition, le soluté représente le composé présent en moindre quantité. Par exemple, pour un mélange de 10 grammes de chlorure de sodium (sel) dissous dans 100 grammes d'eau, le chlorure de sodium représente le soluté.
Déterminez le poids de formule ou le poids moléculaire du soluté en additionnant les poids atomiques de tous les atomes de la formule chimique du soluté. Le chlorure de sodium contient un atome de sodium et un atome de chlore, et les poids atomiques du tableau périodique des éléments pour le sodium et le chlore sont 22,99 et 35,45, respectivement. Le poids de sa formule est donc (1 x 22,99) + (1 x 35,45), soit 58,44.
Calculez les moles de soluté en divisant les grammes de soluté par le poids de sa formule. En reprenant l'exemple précédent de chlorure de sodium, 10 grammes / 58,44 ou 0,171 mole de chlorure de sodium.
Déterminez les moles de particules en multipliant les moles de soluté par le nombre de particules créées lors de la dissolution du soluté. Pour les substances moléculaires à liaisons covalentes, telles que le sucre, chaque formule représente une molécule ou une particule dans la solution. Cependant, les composés ioniques tels que le chlorure de sodium produisent deux particules ou plus par unité de formule. Vous pouvez identifier facilement les composés ioniques car ils sont toujours constitués d'un métal et d'un non-métal, alors que les composés moléculaires tels que le sucre contiennent uniquement des non-métaux. Un composé tel que le chlorure de calcium produirait trois particules. Pour l'exemple de 10 grammes de chlorure de sodium (0,171 mole de NaCl) x (2 particules par formule), ou 0,342 mole de particules.
Déterminez la molalité de la solution en divisant les moles de particules par la masse de solvant en kilogrammes. Dans l'exemple précédent, la solution préparée contenait 10 grammes de chlorure de sodium dissous dans 100 grammes d'eau. Parce qu'un kilogramme contient 1000 grammes, 100 grammes d’eau représentent 0,100 kilogrammes d’eau. Utilisez l'outil de conversion en ligne pour convertir la masse de solvant en kilogrammes, si nécessaire. La molalité particulaire de 10 grammes de chlorure de sodium dans 100 grammes d'eau est donc de 0,342 / 0,100, ou 3,42 moles par kilogramme.
Reportez-vous à un tableau des constantes de dépression du point de congélation pour déterminer la constante de dépression du point de congélation, K, du solvant. Le K de l’eau, par exemple, est de 1,86 ° C par molal.
Calculez la dépression du solvant au point de congélation, delta (T), en multipliant sa valeur K par la molalité du soluté: delta (T) = Km. En reprenant l'exemple précédent, delta (T) = 3,42 x 1,86 ou 6,36 degrés C.
Déterminez le point de congélation du mélange en soustrayant le delta (T) du point de congélation du solvant pur. La plupart des tableaux de constantes de dépression du point de congélation fournissent également le point de congélation - parfois désigné comme le point de fusion - du solvant pur. Dans le cas de l'eau, le point de congélation est de 0 degré C. Le point de congélation de 100 grammes d'eau contenant 10 grammes de chlorure de sodium est donc de 0 - 6,36, ou -6,36 ° C.